论文部分内容阅读
无线光通信(Optical Wireless Communication,OWC)是一种利用激光信号在空间中传输信息的通信技术。OWC具有高速率、大容量、高安全性、无电磁干扰、免频率许可等优势,既可以作为空间中卫星间通信的主要通信手段,也可以在大气环境下提供高速可靠的数据传输,是未来通信网络的重要组成部分。大气湍流是OWC系统在大气环境下进行数据传输所面临的最大挑战,湍流引起的光强闪烁效应会严重影响信号的传输性能。而调制解调技术作为OWC系统研究中的重点技术之一,可以有效的抑制大气湍流造成的影响,提高系统的传输性能。OWC调制解调技术的研究发展至今,已有各种基于振幅、频率、时间、相位以及偏振状态的调制方式,然而传统的单一调制各有优劣,难以同时满足带宽、功率以及误码性能等多个需求。为了全方面提升OWC系统的性能,将多种调制结合起来产生多维度的混合调制方式逐渐成为研究热点。本文首先阐述了OWC及其调制解调技术的研究意义与现状,论证了研究调制技术的重要性。其次介绍了OWC系统以及大气湍流信道的相关背景知识,为整个系统模型的搭建提供基础。然后研究分析了各类传统调制技术的性能,并介绍了基于反曼彻斯特码(Inverse Manchester Code,IMC)的调制解调技术。本文的主要工作包括:(1)在IMC码的基础上结合偏振切换、偏振复用和正交相位调制,提出一种多维混合调制解调技术,偏振复用反曼彻斯特正交相移键控(Polarization Multiplexing Inverse Manchester Quardrature Phase Shift Keying,PM-IMC-QPSK),给出了调制解调方案并设计了OWC系统的发射端以及接收端系统模型;(2)在理论上分析了PM-IMC-QPSK的带宽效率,并推导了M′alaga大气湍流信道下的系统误码率,并对理论推导结果进行了数值仿真,在不同湍流强度环境下与传统多脉冲位置调制方式以及混合调制方式(Quadrature Amplitude Modulation-Multi-pulse Position Modulation,QAM-MPPM)进行误符号率(Symbol Error Rate,SER)对比分析;(3)在所提调制方案的基础上结合多输入多输出(Multiple-Input MultipleOutput,MIMO)技术进行分析,理论推导并仿真验证了MIMO-IMC系统的误码性能。理论推导以及仿真结果表明所提出的PM-IMC-QPSK调制解调方案兼备高带宽效率和优越的误码性能,能够有效应对大气湍流效应,同时在结合MIMO技术后能够进一步削弱大气湍流造成的干扰,提升系统整体性能。