MIMO系统在光通信中的应用及仿真分析

发布时间：2019-11-19 05:16

【摘要】：为了提高光通信的质量,本文采用MIMO系统替代SISO系统。首先利用光强起伏模型从整体上对MIMO系统和SISO系统进行比较,然后在现有技术条件下对三种典型MIMO系统和SISO系统的关键性能指标进行了对比,综合筛选出性能较优的4×4 MIMO系统作进一步的光通信仿真。结果显示,4×4 MIMO系统具有清晰的眼图,较低的误码率和合适的功率增益,并且其关键性能相较于SISO系统提升明显,这都表明该系统通信性能可靠,在光通信方面具备一定的优势。
【图文】：

小，就可以对通信系统整体性能进行定性的衡量。以独立衰落的瑞利信道为前提，取对数振幅x的均值为〈x〉，方差为σ2x，则光强起伏概率密度函数为:PI(I)=122i幡笑襵Iexp－(ln(II0)－2〈x〉)28σ2{}x(1)式中，I为接收光强;I0为平均接收光强。设置通信条件如下:在近地大气水平链路中，传输距离为2km，大气信道的衰减系数为5dB/km(适用于一般的气象条件)［4］，，观察当发射光束数目分别为1，2，4，8，16，大气衰减和多径效应引起的接收光强起伏概率密度函数如图1所示。图1不同收发光束的光强起伏概率密度Fig．1Intensityfluctuationprobabilitydensityofdifferentreceivingandsendingbeam由图可以看出:随着收发光束的增加，光强起伏依次减弱。若是单光束发射，由图可知强度起伏非常大，曲线接近于对数分布。随着发射光束数目的增加，曲线更接近于正态分布。这说明了MIMO系统相比于SISO系统能够更为稳定的传输光信号［5］，而且这种稳定性随着收发天线数目的增加而增强。4光通信系统关键性能指标4．1信道容量在光通信系统中，信道容量指信道能无错误传送的最大信息率。它是衡量通信系统性能好坏的重要指标［6］。通过在特定的大气信道条件下模拟MI-MO光通信系统的信道容量和收发天线数目的关系，就可以对不同系统间的性能有一个直观的比较。理论上认为在通信过程中大气传输信道是独立衰落的瑞利信道［7］，在此基础上，对于之前提到的收发天线数目分别为a，b的MIMO系统，其在实际的通信过程中信道容量满足如下关系:C=［min(a，b)］B·log2(ρ/2)(2)式中，B表示信号的带宽;ρ表示接收端的平均信噪比;min(a，b)表示发射和接收天线数目的最小

图34×4MIMO系统Optisystem仿真图Fig．3Optisystemsimulationdiagramof4×4MIMOsystem图4发射端信号时域和频域图Fig．4Timedomainandfrequencydomainoftransmittersignal图5接收端信号时域和频域图Fig．5Timedomainandfrequencydomainoftransmittersignalofreceivingsignal在接收端对合束处理之后的信号进行误码率和眼图的分析，结果如图6所示。5．2仿真结果分析通过图4、图5的对比可以发现，对于时域图:发射端与接收端完全吻合;对于频域图:发射和接收端在功率值变化范围上一致，都为［－105．125dBm，7．63072dBm］;发射端波长变化范围为［1．54719×10－6m，1．55283×10－6m］，波长中心为1．55001×10－6m;接收端波长变化范围为［1．54728×10－6m，1．55293×10－6m］，波长中心为1．55011×10－6m。两者略微有所差异，但这并不会影响信号的质量，这说明经过大气信道衰减的4路信号在处理合束后能够得到很好的还原，可以表征原始的信号。在图6中，可以看到接收端眼图张开明显，轮廓和边缘比较清晰，内部没有杂散纹。在眼图张开部激光与红外No．72017刁红翔等MIMO系统在光通信中的应用及仿真分析861

【参考文献】

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1 周婷婷;刘晓帅;杨颖;殷馨;;MIMO系统中基于平均PER约束的跨层设计[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2011年06期

2 郑勉;郑光明;孙晓玲;李伟勤;陈涛;;光发射机电路仿真[J];电子设计工程;2010年12期

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2 张亚非;自由空间MIMO无线光通信系统研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

【共引文献】

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1 刁红翔;常丽敏;唐雁峰;;MIMO系统在光通信中的应用及仿真分析[J];激光与红外;2017年07期

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2 赵辉;UWB-MIMO天线研究[D];西安电子科技大学;2015年

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1 覃娇;指数威布尔信道下热噪声和散粒噪声对大气激光通信系统误码性能影响研究[D];西安电子科技大学;2015年

2 李帼伟;WOMIMO系统中鲁棒干扰对齐方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

【二级参考文献】

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1 郭丽丽;岳殿武;;时延反馈下的自适应STBC-Beamforming跨层设计[J];北京邮电大学学报;2008年06期

2 王少刚;陈国仁;;直接调制光发射机原理与故障分析[J];中国有线电视;2006年08期

3 陈伟;光发射机中激光器控制电路的分析[J];中国有线电视;2004年24期

4 林维忠;光发射机的原理及其CATV系统中的应用[J];有线电视技术;2002年22期

5 朱宗玖,张 玮,王洪波;脉冲频率调制光纤传输系统原理及改进[J];光电子技术与信息;2002年03期

6 刘健,袁建平;一种求解非线性方程组的混沌算法[J];哈尔滨商业大学学报(自然科学版);2001年01期

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3 郑海波;赵莉;李振伟;;一种改进的多用户下行MIMO系统用户选择算法[J];通信技术;2009年05期

4 向峥嵘,吴晓蓓,陈庆伟,胡维礼;非线性MIMO系统的降维状态观测器[J];控制理论与应用;2000年01期

5 黄永明;杨绿溪;;MIMO系统中基于混合干扰消除的低复杂度迭代接收[J];通信学报;2006年03期

6 郑侃;徐慧;汪剑锋;王文博;;宽带MIMO系统天线选择技术的研究[J];电信科学;2007年09期

7 许冬欣;于华彬;;基于有限反馈的多用户MIMO系统调度方案分析[J];信息技术;2009年10期

8 万磊;郑幽思;梅顺良;;有限反馈多用户MIMO系统的低复杂度用户选择[J];清华大学学报(自然科学版);2010年04期

9 梁红玉,吴伟陵;MIMO系统的信道容量[J];无线电通信技术;2003年02期

10 车小林;何晨;蒋铃鸽;;基于噪声预测的单载波MIMO系统的频域均衡[J];电子学报;2009年01期

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4 徐凯;罗涛;尹长川;乐光新;;一种应用于MIMO系统的天线选择新算法[A];第九届全国青年通信学术会议论文集[C];2004年

5 贺春玮;刘富强;杨华;张际;;MIMO系统的小区间干扰抑制技术[A];第一届中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2007年

6 甄子洋;王志胜;;时滞MIMO系统的信息融合解耦补偿器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

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5 刘越;基于张量分解的MIMO系统半盲信道估计算法研究[D];郑州大学;2016年

6 李臣阳;大规模MIMO系统低复杂度信道估计[D];郑州大学;2016年

7 任亚鹏;基于全双工的认知MIMO系统性能研究[D];南京邮电大学;2016年

8 赵洋;大规模MIMO系统信道估计关键技术研究[D];东南大学;2016年

9 李元稳;毫米波MIMO系统的信道传播特性分析及获取技术研究[D];东南大学;2016年

10 谢宜兵;MIMO系统有限反馈技术研究[D];西安电子科技大学;2015年

本文编号：2562939