大氣激光通信中正交頻分復(fù)用技術(shù)研究.pdf

1、大氣激光通信(Atmospheric Laser Communication,ALC)是一種以大氣為傳輸媒介,利用激光作為信號載體來實現(xiàn)點對點、點對多點和多點對多點間語音、數(shù)據(jù)、圖像信息雙向傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù),它在解決目前寬帶網(wǎng)絡(luò)通信中“最后一公里”問題和應(yīng)急通信等方面有著良好的應(yīng)用前景。
　　 在大氣激光通信鏈路中,由于受到各種惡劣天氣的影響,接收到的光信號能量會得到衰減。此外,大氣湍流還會引起光信號強度和相位的隨機起伏,導(dǎo)致系統(tǒng)

2、誤碼率性能下降。因此,研究高性能的調(diào)制解調(diào)技術(shù)和信道編碼技術(shù)已成為大氣激光通信的重要課題之一。論文主要從以下幾個方面進行了研究:
　　 1、目前正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)并沒有成功地運用到大氣激光通信領(lǐng)域中,這主要是因為大氣激光通信系統(tǒng)采用的是光強度調(diào)制,只能傳送單極性實信號。鑒于這種情況,本文采用了一種非對稱限幅光正交頻分復(fù)用(Asymmetrically Clipped OpticalOFDM,ACO-OFDM)技術(shù),并把

3、它運用到大氣激光通信系統(tǒng)中。在大氣湍流信道下,對該調(diào)制方案的性能進行了仿真研究,并和傳統(tǒng)的光強度調(diào)制技術(shù)進行了性能比較。仿真結(jié)果表明在大氣湍流(湍流強度為σ2sc=0.2)環(huán)境下,非對稱限幅光OFDM系統(tǒng)性能要分別比直流偏置光OFDM系統(tǒng)和OOK系統(tǒng)提高了4dB和6dB,并且它也是目前光功率效率最高的調(diào)制技術(shù)。
　　 2、在大氣激光通信系統(tǒng)中,較高的峰值平均功率比(PAPR)不僅會對系統(tǒng)性能帶來影響,還會對人眼或皮膚造成傷害。針

4、對降低非對稱限幅光OFDM系統(tǒng)高PAPR的問題,本文對目前已經(jīng)提出的降低無線OFDM系統(tǒng)PAPR的方法進行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有這些方法都不能直接運用到非對稱限幅光OFDM系統(tǒng)中,因此本文對這些方法進行了結(jié)構(gòu)上的改進,并對其性能進行了研究仿真。此外,在綜合現(xiàn)有算法優(yōu)點的基礎(chǔ)上,本文還提出了一種新的降低非對稱限幅光OFDM系統(tǒng)PAPR的聯(lián)合算法,通過仿真發(fā)現(xiàn)該聯(lián)合算法可以獲得近5dB的PAPR性能改善,很好地降低了非對稱限幅光OFDM系統(tǒng)的

5、PAPR。
　　 3、由于非對稱限幅光OFDM系統(tǒng)采用的是強度調(diào)制/直接檢測,因此它與無線OFDM系統(tǒng)不同,系統(tǒng)只需要符號同步而不需要頻率同步。根據(jù)非對稱限幅光OFDM符號的特點,本文提出了一種適合于非對稱限幅光OFDM系統(tǒng)的定時同步方法。與目前存在的定時同步方法相比,該定時同步方法的性能不依賴于訓(xùn)練符號的選取,并且訓(xùn)練符號可以隨機生成。并在各種信道環(huán)境下對訓(xùn)練符號的自相關(guān)性進行了仿真研究,仿真結(jié)果表明該定時同步算法無論在向正確

6、定時點的收斂速度上還是定時估計方差上,都要優(yōu)于其它算法,并且在定時估計方差上可以得到近5dB的性能改善,大大提高了非對稱限幅光OFDM系統(tǒng)定時估計精度。
　　 4、LDPC碼是一種基于稀疏矩陣的線性分組碼,其性能可以比Turbo碼更逼近香農(nóng)限。因此,本文將LDPC碼作為信道編碼應(yīng)用到了大氣激光通信系統(tǒng)中,并提出了將LDPC碼和非對稱限幅光OFDM強度調(diào)制相結(jié)合的系統(tǒng)方案,并在大氣湍流信道中對該方案進行了仿真研究。仿真結(jié)果表明LD