本文選題：自由空間光通信　切入點(diǎn)：大氣湍流信道　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：自由空間光通信(Free Space Optical,FSO),光通信技術(shù)的一種,是指利用調(diào)制激光束通過(guò)自由空間傳輸信息的光學(xué)無(wú)線通信技術(shù),又稱為無(wú)線光通信。FSO系統(tǒng)具有大通信容量、高速傳輸、高帶寬、部署快速便攜、安全保密性強(qiáng)、低功耗以及低成本等優(yōu)點(diǎn),在頻譜資源日益匱乏的今天,光波頻段的通信具有極大的潛力。FSO系統(tǒng)作為無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充,可以用來(lái)解決Internet“最后一公里”問(wèn)題,是下一代超高速無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。FSO通信主要是以大氣作為傳輸媒質(zhì)進(jìn)行信息的傳遞,FSO系統(tǒng)的性能主要受大氣湍流的影響,如何降低大氣湍流對(duì)FSO系統(tǒng)的干擾并提高系統(tǒng)性能是當(dāng)前FSO領(lǐng)域重點(diǎn)研究的目標(biāo)之一。近年來(lái)研究者們提出了混合的調(diào)制方式,能夠很大程度上提高系統(tǒng)性能。而傳統(tǒng)的編碼技術(shù)與混合調(diào)制技術(shù)的聯(lián)合方式能有效地提高FSO系統(tǒng)的帶寬利用效率并降低誤碼率。中繼協(xié)作傳輸技術(shù)應(yīng)用在FSO系統(tǒng)中能夠進(jìn)一步抑制大氣湍流的不良影響并提升FSO系統(tǒng)的性能。本文聯(lián)合低密度奇偶校驗(yàn)碼(Low-Density Parity-Check,LDPC)、脈沖位置調(diào)制(Pulse Position Modulation,PPM)和二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制(Binary Phase Shift Keying,BPSK)提出了PPM-BPSK-LDPC編碼多級(jí)調(diào)制方式。針對(duì)PPM-BPSK-LDPC編碼多級(jí)調(diào)制方式,設(shè)計(jì)了FSO通信系統(tǒng)發(fā)射端及接收端模型;在對(duì)數(shù)正態(tài)分布的大氣湍流信道中,通過(guò)該系統(tǒng)模型推導(dǎo)出PPM-BPSK-LDPC編碼多級(jí)調(diào)制方式的編譯碼公式和帶寬利用率表達(dá)式;理論分析并仿真驗(yàn)證了該編碼多級(jí)調(diào)制方式的帶寬利用率和系統(tǒng)誤碼率性能。結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的PPM調(diào)制和LDPC編碼結(jié)合的方式相比,所提的PPM-BPSK-LDPC編碼多級(jí)調(diào)制方式帶寬利用率更高,誤碼率更低。因此PPM-BPSK-LDPC編碼多級(jí)調(diào)制方式在FSO系統(tǒng)中具有一定的應(yīng)用空間。由于大氣湍流的影響,當(dāng)發(fā)射端和接收端距離較遠(yuǎn)時(shí),采用單跳FSO鏈路時(shí)不能滿足FSO系統(tǒng)的誤碼率要求。為了進(jìn)一步改善系統(tǒng)性能,本文提出了中繼協(xié)作的PPM-BPSK-LDPC編碼多級(jí)調(diào)制方式。該方式是在PPM-BPSK-LDPC編碼多級(jí)調(diào)制方式的基礎(chǔ)上,利用中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)作通信。通過(guò)解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼方式的三點(diǎn)中繼協(xié)作系統(tǒng)模型,在Gamma-Gamma大氣湍流信道中對(duì)FSO系統(tǒng)的誤碼率進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明,中繼協(xié)作的PPM-BPSK-LDPC編碼多級(jí)調(diào)制方式相較于無(wú)中繼協(xié)作的PPM-BPSK-LDPC編碼多級(jí)調(diào)制方式誤碼率性能更好。該方式結(jié)合了中繼協(xié)作以及PPM-BPSK-LDPC編碼多級(jí)調(diào)制方式的優(yōu)點(diǎn),適用于發(fā)射端和接收端距離較遠(yuǎn)的FSO通信系統(tǒng),能夠有效地改善系統(tǒng)性能。
[Abstract]:Free Space Optical Communication (FSO), a kind of optical communication technology, refers to optical wireless communication technology which uses modulated laser beam to transmit information through free space. It is also called wireless optical communication. FSO system has large communication capacity, high speed transmission and high bandwidth. With the advantages of fast and portable deployment, strong security, low power consumption and low cost, the communication in optical frequency band has great potential as an effective supplement to wireless communication network. It can be used to solve the "last kilometer" problem of Internet. It is an important component of the next generation ultra-high speed wireless communication network. The performance of Internet system is mainly affected by atmospheric turbulence. How to reduce the disturbance of atmospheric turbulence to FSO system and improve the system performance is one of the important research targets in the field of FSO. In recent years, researchers have proposed a mixed modulation method. The combination of traditional coding technology and hybrid modulation technology can effectively improve the bandwidth utilization efficiency and reduce the bit error rate of FSO system. The relay cooperative transmission technology is applied in FSO system. The system can further suppress the adverse effects of atmospheric turbulence and improve the performance of FSO system. In this paper, we propose a PPM-BPSK-LDPC editor with Low-Density Parity-CheckPPC codes, Pulse Position Modulation (PPMs) and binary Phase shift keying Modulation (PPMs), which are based on low density parity Parity-Checkcheck codes (LDPCs) and binary Phase shift keying Modulation (BPSK). Code multilevel modulation. For PPM-BPSK-LDPC coded multilevel modulation, In this paper, the transmitter and receiver models of FSO communication system are designed, and the encoding and decoding formulas and bandwidth utilization expressions of PPM-BPSK-LDPC coded multilevel modulation are derived in the logarithmic normal distribution atmospheric turbulent channel. The bandwidth utilization and bit error rate (BER) performance of the coded multilevel modulation scheme are theoretically analyzed and simulated. The results show that, compared with the traditional PPM modulation and LDPC coding, the proposed scheme is more efficient than the traditional one. The proposed PPM-BPSK-LDPC coding multilevel modulation scheme has higher bandwidth utilization and lower bit error rate. Therefore, the PPM-BPSK-LDPC coded multilevel modulation scheme has a certain application space in FSO systems. Because of the influence of atmospheric turbulence, when the distance between the transmitter and the receiver is longer, In order to improve the performance of FSO system, a relaying cooperative multilevel modulation scheme for PPM-BPSK-LDPC coding is proposed in this paper, which is based on the PPM-BPSK-LDPC coded multilevel modulation scheme. Through decoding and forwarding the three-point relay cooperative system model, the BER of FSO system in Gamma-Gamma atmospheric turbulent channel is simulated and analyzed. The relaying cooperative PPM-BPSK-LDPC coding multilevel modulation has better BER performance than the PPM-BPSK-LDPC coding multilevel modulation scheme without intermediate and secondary cooperation. This scheme combines the advantages of relay cooperation and PPM-BPSK-LDPC coding multilevel modulation. It is suitable for FSO communication system with long distance between transmitter and receiver, and can improve system performance effectively.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN929.1;TN911.22

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