无线光通信中的改进型光空间调制系统

无线光通信中调制解调系统的研究毕业设计毕业论文无线光通信中调制解调系统的研究学生姓名: 学号:学院:专业:指导教师:2010年6月无线光通信中调制解调系统的研究摘要无线光通信是指利用激光束作为载波在空间直接进行语音、数据、图像信息双向传送的一种技术。

无线光通信是一种新兴的无线通信方式,它将传输的信息调制在光脉冲上,在THz光谱范围内传输信息,具有很高的数据传输速率。

本论文通过研究进行以下几个方面:1.分析了适合于空间光通信系统的信道和噪声模型。

2. 在对五种典型无线光通信调制方式??OOK、PPM、DPPM、DPIM 和DH-PIM 的调制结构进行分析的基础上,结合大气无线光信道特点,分析比较了这五种调制方式的平均发射功率、带宽需求和误时隙率。

3. 以PPM为例分析了无线光通信的调制解调系统结构及工作原理。

4. 简单分析了数字信号处理器DSP方案及现场可编程门阵列器件FPGA。

本文重点阐述了五种典型的无线光通信的调制方式,分析其特点,并比较了这五种调制方式,理论分析与仿真结果表明:DPPM、DPIM 和DH-PIM 更具有优势,更适合于未来无线光通信系统。

关键词 : 无线光通信,调制,发射功率,带宽, 误时隙率Research of Modulation forOptical Wireless CommunicationABSTRACTFSO is a kind of technique that use laser as carrier wave to diplex transmit speech,data and picture information directly. optical wireless communication is one of the most burgeoning methods for wireless communieation,which sends signals using optic pulse. And its transmission rate is very high.This thesis carried through the following aspects of study:1. Analyzed the channel and noise model that suitable for FSO,2. in combination of the characteristic of the atmospheric optical wireless channel, the modulation structures, transmission capacity, power requirement and slot error rate of the typical modulation schemes as OOK, PPM, DPPM, DPIM and DH-PIM for atmospheric optical wireless communications are analyzed.3. Taking PPM for example to analyze the optical wireless channel’s modulation and demodulation system structure and working principle.4. make a brief analysis for Digital signal processor(DSP)and Field Programmable Gate Array(FPGA)In this paper, we expatiated on the modulation structures, transmission capacity, power requirement and slot error rate of the typical modulation schemes as OOK, PPM, DPPM, DPIM and DH-PIM for atmospheric optical wireless communications are analyzed. Theoretical analysis results show that DPPM, DPIM and DH-PIM are more applicable for the future optical wireless communication.Key words : optical wireless communication, modulation, emissive power, bandwidth, slot error rate目录1 绪论 11.1 无线光通信概论 11.2.1 无线光通信原理 11.2.2 无线光通信技术 21.3 无线光通信的优点及其局限性 31.3.1 无线光通信与其他接入技术相比具有如下优点: 3 1.3.2 无线光通信的局限性 41.4 应用领域51.5 无线光通信的起源及发展现状 61.5.1 起源 61.5.2 国内外发展状况 61.6 发展前景72 信道分析92.1 信道 92.1.1 信道的分类92.2光信道对无线光通信的影响112.2.1 大气透射率112.2.2 大气分子的吸收112.2.3大气分子的散射 122.2.4大气折射效应132.2.5 大气湍流效应132.3背景光对信号检测的影响142.3.1强背景光引起探测器的饱和142.3.2背景光电流引起的散弹噪声使探测器灵敏度降低 153 无线光通信调制方式性能分析163.1 符号结构163.1.1 开光键控163.1.2 单脉冲位置调制(L-PPM) 163.1.3 差分脉冲位置调制(L-DPPM) 173.1.4 数字脉冲间隔调制[12] 173.1.5 双头脉冲间隔调制 183.2 调制方式性能分析193.2.1 平均发射功率193.2.2 带宽要求203.2.3 误时隙率213.2.4 结论234 无线光通信调制解调系统结构及方案24 4.1 调制解调系统结构及工作原理254.2 DPS方案 264.2.1 DPS简介264.2.2 方案设计274.3 FPGA方案284.3.1 FPGA简介284.3.2 方案设计294.4 DSP与FPGA的结合315 总结33致谢34参考文献351 绪论1.1 无线光通信概论无线光通信(FSO,Free Space Opticalcommunication),是一种新型的宽带接入方式,是光通信和无线通信结合的产物,它不是利用光纤作为传输媒介,而是在空气中利用激光束在太赫兹(THz)光谱范围内传送分组数据,从而达到直接进行语音、数据、图像等信息双向传送的一种技术。

光纤通信网络中的新型调制技术研究与应用光纤通信网络是现代信息通信领域中的重要组成部分，它以光传输技术为基础，具有高带宽、低损耗、抗干扰等优势。

而光纤通信网络中的调制技术则是实现高速数据传输的关键。

随着科技的发展，传统的调制技术已经无法满足日益增长的数据传输需求，因此需要不断研究和应用新型的调制技术来提升光纤通信网络的性能和可靠性。

一种新型调制技术是相位调制。

相位调制是通过改变光波的相位来实现光信号的调制。

相比于传统的强度调制技术，相位调制具有更高的频谱效率和抗噪性能。

在光纤通信网络中，相位调制技术可以利用光信号的相位来携带更多的信息，并有效地抑制噪声干扰。

近年来，相位调制技术在光纤通信网络中得到了广泛的研究和应用。

例如，4D调制技术可以利用四个不同的相位态来携带更多的信息，进一步提高光纤通信网络的传输容量和速度。

另一种新型调制技术是波分复用技术。

波分复用技术是通过利用多个不同的光波长来实现多路复用的技术。

在光纤通信网络中，由于光波长之间的互相独立性，可以同时传输多个信道的数据，从而大大提高了传输容量和速度。

波分复用技术不仅可以充分利用光纤带宽资源，还可以减少光纤数量和光纤设备的成本。

因此，波分复用技术在光纤通信网络中得到了广泛的应用和研究。

除了相位调制和波分复用技术，还有一种新型调制技术是极化调制。

极化调制是通过改变光波的偏振态来实现光信号的调制。

极化调制技术可以实现光信号的高速传输和抗干扰能力。

在光纤通信网络中，极化调制技术可以有效地减少信号传输中的串扰和非线性效应，提高信号的传输质量和可靠性。

近年来，极化调制技术在光纤通信网络中得到了广泛的研究和应用。

例如，基于光纤中的非线性效应，可以实现基于极化调制的光纤非线性光学应用，进一步提高光纤通信网络的性能。

在光纤通信网络中，新型调制技术的研究和应用不仅是提高网络性能的关键，而且对于满足日益增长的数据传输需求也非常重要。

随着人们对于高清视频、虚拟现实、云计算等高带宽应用的需求增长，光纤通信网络需要持续改进和创新。

光纤通信网络中的光变调制技术优化方法近年来，随着信息技术的快速发展，光纤通信网络已成为当今世界最快、最可靠的信息传输方式之一。

而光变调制技术作为光纤通信网络中关键的传输技术之一，对网络的性能和效率有着重要的影响。

本文将探讨光纤通信网络中的光变调制技术的优化方法。

1. 光变调制技术概述光变调制技术是利用光的特性，将信息转换为不同光强度或频率的变化来传输信号。

光纤通信网络中常用的光变调制技术包括直接调制、间接调制和相位调制等。

这些技术均通过控制光的特性来实现信号的传输，但不同的技术具有不同的优势和适用场景。

2. 光变调制技术的问题与挑战虽然光变调制技术在光纤通信网络中发挥着重要的作用，但在实际应用中仍然面临一些问题与挑战。

首先，光变调制技术在信号传输过程中会受到光纤的衰减、色散和非线性效应等影响，导致信号传输的失真和折射损耗。

其次，不同调制技术之间的信号互相干扰，可能导致传输的误码率增加。

此外，光变调制技术在高速传输中存在带宽限制问题，限制了网络的传输速率和容量。

3. 光变调制技术优化方法为了克服光变调制技术所面临的问题和挑战，需要采取一系列的优化方法，以提高网络的性能和传输效率。

3.1 信号调制技术优化针对不同的调制技术，可以优化信号的调制方法以提高传输的性能。

例如，在直接调制技术中，可以通过优化激光器的参数，如激光功率、调谐范围和线宽等，并采用合适的调制方案，如脉冲幅度调制(PAM)和四进制相移键控(QPSK)等，以提高信号的传输速率和容量。

而在相位调制技术中，可以优化相位调制器的参数和设计，以提高信号的抗噪声能力和误码率。

3.2 光纤传输介质优化光纤作为光变调制技术的传输介质，对信号传输的性能有着重要的影响。

因此，优化光纤的设计与部署，以减小光纤衰减、色散和非线性效应等对信号传输的影响，是提高网络性能的重要手段。

在光纤的设计上，可以采用新型材料和结构，如光子晶体光纤、多芯光纤和非线性光纤等，以提高光纤的传输性能和容量。

光通信网络中的时空编码与调制技术研究随着数字通信技术的发展和广泛应用，光通信网络作为一种高带宽、远距离传输的重要手段，正受到越来越多的关注。

在光通信网络中，提高信号传输速率和抗噪能力是一项重要的研究方向。

时空编码与调制技术作为光通信网络中的关键技术之一，可以有效提高信号的传输效率和可靠性。

本文将深入探讨光通信网络中的时空编码与调制技术的研究进展和应用。

时空编码与调制技术是指通过利用时分、空分、时空分复用等技术，将信息在三维空间进行编码与调制，以提高信号传输速率和抗干扰能力的一种技术手段。

时空编码与调制技术通过优化光传输信道的利用率，减小传输过程中的信道损耗，提高光纤传输容量和速率。

这对于满足现代通信对大容量高速率传输的需求具有重要的意义。

光通信网络中的时空编码与调制技术主要包括空间调制多路复用（Spatial Modulation, SM）、时空编码（Space-Time Coding, STC）和空时调制（Space-Time Modulation, STM）等。

SM技术通过利用天线阵列构建多个发射机，将信息以空间位置进行编码与调制，从而提高信号传输率。

STC技术则通过在时域和空域上进行编码，实现对信号的编码与调制，从而提高信号的可靠性和稳定性。

STM技术则结合了空时编码和空间调制的优点，通过将信息以空时矩阵形式进行编码与调制，从而达到更高的传输速率。

在光通信网络中的时空编码与调制技术研究中，不仅需要考虑如何设计合适的编码与调制方案，还需要关注噪声对传输性能的影响、时空编码与调制技术的可行性、算法的复杂度等问题。

同时，时空编码与调制技术的应用也面临着一系列的挑战和限制。

例如，如何减小信号传输过程中的误码率、如何提高信号传输速率和容量、如何降低成本和能耗等问题。

近年来，随着光通信技术的不断发展，光通信网络中的时空编码与调制技术研究取得了重要进展。

研究者们提出了许多创新的时空编码与调制方案，并在实际系统中验证了其有效性和可行性。