超奈奎斯特速率大气光传输模型及性能分析
发布时间：2021-07-24 18:51
随着5G通信系统的部署和6G通信技术研究的深入展开,信息网络对大容量和高速率接入技术的需求不断增长,除此之外还需满足人工智能、虚拟现实、车联网、机器人等方面数字化应用的速率需求。大气激光通信技术作为有效解决高速率需求的备选技术之一,其发展趋势与潜力已引起各国高度关注。但大气激光通信系统性能容易受到大气信道环境及实际电子器件速率限制的影响,从而导致现有的大气激光通信技术难以满足高速无线通信的需求。因此,在带宽有限的前提下为了提高大气激光通信系统的传输速率,提出了超奈奎斯特光传输技术。超奈奎斯特（FTN）光传输技术作为一种非正交传输技术,其信号速率大于奈奎斯特速率,与低阶调制格式相结合应用于大气光通信系统时,可以进一步提高通信系统的传输性能。但是,光信号在长距离的大气中传输时,会受到大气湍流的影响造成的湍流效应会导致系统的误码率增加、信道容量减小等问题。因此,本文针对超奈奎斯特光传输技术在大气湍流信道传输时存在湍流效应的问题,分析了不同湍流情况下,超奈奎斯特光传输系统的信道容量及误码性能。本文结合四进制相移键控（QPSK）和超奈奎斯特技术设计了超奈奎斯特速率大气激光通信系统,给出了基于FT...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统大气激光传输系统图
硕士学位论文11则运动，这种现象称为大气湍流。而湍流效应即湍流对光束传输的影响。激光信号在大气中传输时，湍流会引起光束抖动，使得接收端的光斑位置发生漂移，如图2.2所示。而光波能量的随机分布导致光强度的随机变化，造成光强闪烁[54]，如图2.3所示。另外，大气湍流还会对接收端光束的对准和聚焦有一定的影响，即产生瞄准误差，从而导致光功率的损耗。图2.2大气湍流造成的光斑漂移图2.3大气湍流造成的光强闪烁因此，上述诸多因素的影响导致了现有的大气激光通信技术难以满足高速无线通信的需求。为了有效提高系统的传输速率，本文从传统的大气激光通信系统出发，采用低阶调制和FTN技术对大气FTN光传输系统进行研究。2.1.2FTN大气激光传输系统因可见光通信与大气激光通信均是以光为信息载体，以空气为传输媒介，因此将FTN技术应用于大气激光通信时，其发送端和接收端类似。图2.4为FTN大气激光通信系统组成框图。其发射端主要功能是将输入数据信息经映射、FTN脉冲成型器生成FTN信号后，经IQ调制到激光载波后，再由光学天线发出。最常用的FTN成型滤波器是升余弦窄带滤波器，减小相邻符号间的符号间隔，通过压缩频谱从而提高系统的平均容量。光信号经过大气信道到达接收端。图2.4FTN大气激光通信系统框图在接收端，收到的光信号通过相干接收机进行接收。其中，接收光信号与本振光进行混频后经光电检测器输出电信号，然后利用数字信号处理技术补偿由FTN引入的码间
硕士学位论文11则运动，这种现象称为大气湍流。而湍流效应即湍流对光束传输的影响。激光信号在大气中传输时，湍流会引起光束抖动，使得接收端的光斑位置发生漂移，如图2.2所示。而光波能量的随机分布导致光强度的随机变化，造成光强闪烁[54]，如图2.3所示。另外，大气湍流还会对接收端光束的对准和聚焦有一定的影响，即产生瞄准误差，从而导致光功率的损耗。图2.2大气湍流造成的光斑漂移图2.3大气湍流造成的光强闪烁因此，上述诸多因素的影响导致了现有的大气激光通信技术难以满足高速无线通信的需求。为了有效提高系统的传输速率，本文从传统的大气激光通信系统出发，采用低阶调制和FTN技术对大气FTN光传输系统进行研究。2.1.2FTN大气激光传输系统因可见光通信与大气激光通信均是以光为信息载体，以空气为传输媒介，因此将FTN技术应用于大气激光通信时，其发送端和接收端类似。图2.4为FTN大气激光通信系统组成框图。其发射端主要功能是将输入数据信息经映射、FTN脉冲成型器生成FTN信号后，经IQ调制到激光载波后，再由光学天线发出。最常用的FTN成型滤波器是升余弦窄带滤波器，减小相邻符号间的符号间隔，通过压缩频谱从而提高系统的平均容量。光信号经过大气信道到达接收端。图2.4FTN大气激光通信系统框图在接收端，收到的光信号通过相干接收机进行接收。其中，接收光信号与本振光进行混频后经光电检测器输出电信号，然后利用数字信号处理技术补偿由FTN引入的码间
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多层叠加传输的超奈奎斯特传输方案[J]. 李双洋,平磊,白宝明,马啸. 通信学报. 2017(09)
[2]Bandwidth-efficient visible light communication system based on faster-than-Nyquist pre-coded CAP modulation[J]. 迟楠,赵嘉琦,王智鑫. Chinese Optics Letters. 2017(08)
[3]Gamma-Gamma大气湍流下零判决门限差分探测自由空间光通信系统误码率性能[J]. 李晓燕,张鹏,佟首峰. 中国激光. 2017(11)
[4]基于频域迭代判决反馈均衡的低复杂度FTN接收机[J]. 曾娟,王颖,李晓娜,王中方,汪永明. 通信学报. 2017(04)
[5]激光信号在沙尘天气下的脉冲时延和展宽[J]. 王惠琴,姚宇,曹明华. 光学学报. 2017(07)
[6]Carrier phase estimation scheme for faster-than-Nyquist optical coherent communication systems[J]. 李程程,潘董威,冯一乔,林嘉川,席丽霞,唐先锋,张文博,张晓光. Chinese Optics Letters. 2016(10)
[7]相关信道中光多输入多输出系统的误码率[J]. 王惠琴,王雪,曹明华. 光学精密工程. 2016(09)
[8]偏振分集相干光OFDM通信系统中的相位噪声消除[J]. 余骏,黄鸣柳,邹垚昭,王旺,宋英雄. 光学学报. 2016(08)
[9]超奈奎斯特的频谱效率与参数优化分析[J]. 吴湛击,车慧,李少冉,王雨晴. 系统工程与电子技术. 2016(05)
博士论文
[1]超奈奎斯特速率光传输系统的时频域压缩调制与接收处理技术研究[D]. 许丞.北京邮电大学 2019
[2]陆地自由空间光通信系统性能分析[D]. 冯剑锋.吉林大学 2017
[3]超奈奎斯特WDM系统的调制与相干接收DSP技术研究[D]. 常春.华中科技大学 2017
[4]湍流信道下FSO系统编码调制关键技术研究[D]. 王凯民.北京邮电大学 2016
[5]超奈奎斯特速率光传输系统与数字信号处理技术研究[D]. 陈赛.北京邮电大学 2015
[6]光束闪烁及瞄准误差对无线光通信链路影响机理的研究[D]. 刘超.哈尔滨工业大学 2011
[7]无线光通信中旋光调制技术及偏振传输理论的研究[D]. 赵新辉.哈尔滨工业大学 2010
[8]自由空间光通信系统关键技术研究[D]. 邓天平.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]超奈奎斯特无源光网络中均衡方法的研究[D]. 齐佳.北京邮电大学 2019
[2]频率选择性衰落信道下超奈奎斯特（FTN）传输技术研究[D]. 王志峰.海南大学 2018
[3]超奈奎斯特信号关键技术研究[D]. 张将.电子科技大学 2017
[4]自由空间光通信多维混合调制技术研究[D]. 吴芃霞.吉林大学 2016
[5]PM-QPSK相干光通信系统恒模算法研究[D]. 徐宇俊.天津理工大学 2015
[6]基于90°光混频器的零差相干光通信技术研究[D]. 岳浩.电子科技大学 2014
本文编号：3301225
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统大气激光传输系统图
硕士学位论文11则运动，这种现象称为大气湍流。而湍流效应即湍流对光束传输的影响。激光信号在大气中传输时，湍流会引起光束抖动，使得接收端的光斑位置发生漂移，如图2.2所示。而光波能量的随机分布导致光强度的随机变化，造成光强闪烁[54]，如图2.3所示。另外，大气湍流还会对接收端光束的对准和聚焦有一定的影响，即产生瞄准误差，从而导致光功率的损耗。图2.2大气湍流造成的光斑漂移图2.3大气湍流造成的光强闪烁因此，上述诸多因素的影响导致了现有的大气激光通信技术难以满足高速无线通信的需求。为了有效提高系统的传输速率，本文从传统的大气激光通信系统出发，采用低阶调制和FTN技术对大气FTN光传输系统进行研究。2.1.2FTN大气激光传输系统因可见光通信与大气激光通信均是以光为信息载体，以空气为传输媒介，因此将FTN技术应用于大气激光通信时，其发送端和接收端类似。图2.4为FTN大气激光通信系统组成框图。其发射端主要功能是将输入数据信息经映射、FTN脉冲成型器生成FTN信号后，经IQ调制到激光载波后，再由光学天线发出。最常用的FTN成型滤波器是升余弦窄带滤波器，减小相邻符号间的符号间隔，通过压缩频谱从而提高系统的平均容量。光信号经过大气信道到达接收端。图2.4FTN大气激光通信系统框图在接收端，收到的光信号通过相干接收机进行接收。其中，接收光信号与本振光进行混频后经光电检测器输出电信号，然后利用数字信号处理技术补偿由FTN引入的码间
硕士学位论文11则运动，这种现象称为大气湍流。而湍流效应即湍流对光束传输的影响。激光信号在大气中传输时，湍流会引起光束抖动，使得接收端的光斑位置发生漂移，如图2.2所示。而光波能量的随机分布导致光强度的随机变化，造成光强闪烁[54]，如图2.3所示。另外，大气湍流还会对接收端光束的对准和聚焦有一定的影响，即产生瞄准误差，从而导致光功率的损耗。图2.2大气湍流造成的光斑漂移图2.3大气湍流造成的光强闪烁因此，上述诸多因素的影响导致了现有的大气激光通信技术难以满足高速无线通信的需求。为了有效提高系统的传输速率，本文从传统的大气激光通信系统出发，采用低阶调制和FTN技术对大气FTN光传输系统进行研究。2.1.2FTN大气激光传输系统因可见光通信与大气激光通信均是以光为信息载体，以空气为传输媒介，因此将FTN技术应用于大气激光通信时，其发送端和接收端类似。图2.4为FTN大气激光通信系统组成框图。其发射端主要功能是将输入数据信息经映射、FTN脉冲成型器生成FTN信号后，经IQ调制到激光载波后，再由光学天线发出。最常用的FTN成型滤波器是升余弦窄带滤波器，减小相邻符号间的符号间隔，通过压缩频谱从而提高系统的平均容量。光信号经过大气信道到达接收端。图2.4FTN大气激光通信系统框图在接收端，收到的光信号通过相干接收机进行接收。其中，接收光信号与本振光进行混频后经光电检测器输出电信号，然后利用数字信号处理技术补偿由FTN引入的码间
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多层叠加传输的超奈奎斯特传输方案[J]. 李双洋,平磊,白宝明,马啸. 通信学报. 2017(09)
[2]Bandwidth-efficient visible light communication system based on faster-than-Nyquist pre-coded CAP modulation[J]. 迟楠,赵嘉琦,王智鑫. Chinese Optics Letters. 2017(08)
[3]Gamma-Gamma大气湍流下零判决门限差分探测自由空间光通信系统误码率性能[J]. 李晓燕,张鹏,佟首峰. 中国激光. 2017(11)
[4]基于频域迭代判决反馈均衡的低复杂度FTN接收机[J]. 曾娟,王颖,李晓娜,王中方,汪永明. 通信学报. 2017(04)
[5]激光信号在沙尘天气下的脉冲时延和展宽[J]. 王惠琴,姚宇,曹明华. 光学学报. 2017(07)
[6]Carrier phase estimation scheme for faster-than-Nyquist optical coherent communication systems[J]. 李程程,潘董威,冯一乔,林嘉川,席丽霞,唐先锋,张文博,张晓光. Chinese Optics Letters. 2016(10)
[7]相关信道中光多输入多输出系统的误码率[J]. 王惠琴,王雪,曹明华. 光学精密工程. 2016(09)
[8]偏振分集相干光OFDM通信系统中的相位噪声消除[J]. 余骏,黄鸣柳,邹垚昭,王旺,宋英雄. 光学学报. 2016(08)
[9]超奈奎斯特的频谱效率与参数优化分析[J]. 吴湛击,车慧,李少冉,王雨晴. 系统工程与电子技术. 2016(05)
博士论文
[1]超奈奎斯特速率光传输系统的时频域压缩调制与接收处理技术研究[D]. 许丞.北京邮电大学 2019
[2]陆地自由空间光通信系统性能分析[D]. 冯剑锋.吉林大学 2017
[3]超奈奎斯特WDM系统的调制与相干接收DSP技术研究[D]. 常春.华中科技大学 2017
[4]湍流信道下FSO系统编码调制关键技术研究[D]. 王凯民.北京邮电大学 2016
[5]超奈奎斯特速率光传输系统与数字信号处理技术研究[D]. 陈赛.北京邮电大学 2015
[6]光束闪烁及瞄准误差对无线光通信链路影响机理的研究[D]. 刘超.哈尔滨工业大学 2011
[7]无线光通信中旋光调制技术及偏振传输理论的研究[D]. 赵新辉.哈尔滨工业大学 2010
[8]自由空间光通信系统关键技术研究[D]. 邓天平.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]超奈奎斯特无源光网络中均衡方法的研究[D]. 齐佳.北京邮电大学 2019
[2]频率选择性衰落信道下超奈奎斯特（FTN）传输技术研究[D]. 王志峰.海南大学 2018
[3]超奈奎斯特信号关键技术研究[D]. 张将.电子科技大学 2017
[4]自由空间光通信多维混合调制技术研究[D]. 吴芃霞.吉林大学 2016
[5]PM-QPSK相干光通信系统恒模算法研究[D]. 徐宇俊.天津理工大学 2015
[6]基于90°光混频器的零差相干光通信技术研究[D]. 岳浩.电子科技大学 2014
本文编号：3301225
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