为了降低紫外光通信中多径色散效应对系统性能的影响，提高传输信道抗干扰能力，选用分离双脉冲位置调制(SDPPM)方案完成紫外光通信系统的设计。该调制方式脉冲相互分离，具有较强的抗干扰能力，可有效解决码间串扰问题。通过对SDPPM符号结构的分析，基于现场可编程门阵列对SDPPM调制解调系统进行设计，特别对解调系统的帧同步做了详细说明。使用甚高速集成电路硬件描述语言在ISE 14.7软件上完成代码编写，并用Modelsim 10.1a进行了时序仿真，进一步验证了调制方案的可行性。
分离双脉冲位置调制 紫外光通信 帧同步 调制解调 SDPPM UV communication frame synchronization modulation and demodulation
1 武汉工程大学 光电子系统技术研究所, 湖北 武汉 430205
2 武汉工程大学 理学院, 湖北 武汉 430205
发射光学系统对近地层紫外通信系统的性能提高具有重要作用, 为此设计一种适用于近地层紫外通信的发射光学系统。通过分析、比较, 该系统采用卡塞格林结构形式, 主镜为抛物面, 次镜为双曲面, 在中紫外265 nm～270 nm、环境温度-60℃～60℃下工作。经过优化设计, 结果为: 系统焦距450 mm, 系统总长200 mm, 发射角2°, MTF值大于0.31, 工作温度稳定性良好。
近地层 紫外通信 卡塞格林结构 发射光学系统 设计 surface layer UV communication Cassegrain structure emission optical system design
利用Luettgen单次散射信道模型对雾环境下非视距日盲紫外光通信信道传输特性进行了模拟分析。选取波长为260nm的紫外光, 分析了雾环境下对于不同的通信距离, 该紫外光的路径损耗与能见度的关系。结果表明: 在通信距离已知以及系统的发射仰角、接收仰角、发射视场半角和接收视场半角等几何参数已知的情况下, 存在一个使得紫外光传输的路径损耗达到最小的能见度; 同时, 分析并比较了0~2km辐射雾和平流雾传输路径损耗与能见度、通信距离的关系, 并得到辐射雾环境更利于紫外光传输。
日盲紫外光通信 Luettgen单次散射 非视距 能见度 辐射雾 平流雾 solar blind UV communication Luettgen single scattering non-line-of-sight visibility radiation fog advection fog
1 海军航空工程学院电子信息工程系, 山东 烟台 264001
2 山东省信号与信息处理重点实验室, 山东 烟台 264001
以LED模组为光源、光电倍增管为光接收器设计了一种紫外光传输实验系统, 利用该系统对波长为265 nm的紫外光视距和非视距两种传输方式下的传输特性进行测试, 并把测试结果和理论模型进行了对比分析。结果表明, 室内紫外光传输满足在LOS方式下接收光功率与距离平方成反比、NLOS方式下接收光功率与距离成反比的关系, 同时室内反射作用能够影响散射特性。设计紫外光通信系统时要综合考虑通信距离和功率的需求, 留出足够功率裕量。研究结果为紫外光通信系统的设计提供了参考。
紫外光通信 传输模型 LED驱动电路 光电倍增管 UV communication transmission model LED drive circuit PMT
重庆理工大学 工程训练与经管实验中心,重庆 400054
设计了基于紫外LED和雪崩光电二极管(APD)的便携式紫外光通信系统,给出了发送端和接收端的电路设计方案,系统采用开关键控(OOK)调制方式,主要的信号处理模块由FPGA完成。实验结果表明,实现了100 m距离内的实时语音通信,误码率小于10-6。解决了现有紫外光通信系统价格昂贵和体积大的不足。
雪崩光电二极管 开关键控 紫外光通信 avalanche photo diode on-off keying FPGA FPGA UV communication
为了验证数字脉冲间隔调制(DPIM)在紫外光通信中应用的可行性, 设计了基于FPGA的DPIM调制和解调系统。调制过程在锁存器的控制下, 将串并转换后的数据输入比较器, 并与计数值相比较产生DPIM调制信号; 在解调端, 利用计数器检测相邻光脉冲间的空时隙数, 在锁存器的控制下, 恢复得到原始数据。以16-DPIM为例, 随机输入一组串行二进制数据, 经过调制系统得到了16-DPIM信号; 同样随机输入一个16-DPIM调制信号, 通过解调系统恢复得到了原始数据。并在此基础上提出了一种新型的双幅度、定长DPIM调制方式, 能更好地弥补DPIM符号长度不固定的缺陷。
紫外光通信 数字脉冲间隔调制 现场可编程门阵列 位同步 改进研究 UV communication DPIM FPGA bit synchronization improvement research
在UV(紫外光)通信系统中噪声会对信号产生明显的干扰。为了改善UV系统的的通信质量, 采用了一种改进的LDPC(低密度奇偶校验)码算法, 并仿真了该算法在UV信道模型中NLOS(非视距传播)的性能。设计了LDPC(960,480)和RS(18,10)编解码器平台。实验结果表明: 在给定发送功率和10-6误码率的情况下, 相对于未编码的系统, 采用RS(里所)编解码仅增加了42%的可靠通信距离, 而采用LDPC编解码却能增加约100%的可靠通信距离, 能有效改善系统的通信性能。
紫外光通信 低密度奇偶校验 里所编码 非视距传播 误码率 UV communication LDPC code RS code NLOS BER
紫外光非视距通信是一种新型的无线光通讯形式, 近年来受到各**强国越来越广泛的关注。详细分析了启闭键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调制(DPPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)的编码结构, 然后从带宽需求、平均发射功率、传输容量和差错性能等方面对各种调制方式进行了仿真对比。结果表明, DPIM调制比PPM具有更高的传输容量和更少的带宽需求, 并且解调对同步要求较低, 实现更简易, 并结合紫外LED阵列将作为今后实用化紫外光源的发展趋势, DPIM调制在未来紫外光通信系统的应用中将具有更大的优势。
紫外光通信 调制方式 UV communication modulation mode PPM pulse position modulation (PPM) differential pulse position modulation (DPPM) DPPM digital pulse interval modulation (DPIM) DPIM
分析了启闭键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调制(DPPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)的编码结构，然后从带宽需求、平均发射功率、传输容量和差错性能等方面对各种调制方式进行了仿真对比。结果表明，DPIM调制比PPM具有更高的传输容量和更少的带宽需求，并且解调对同步要求较低，实现更简易，并结合紫外LED阵列将作为今后实用化紫外光源的发展趋势，DPIM调制在未来紫外光通信系统的应用中将具有更大的优势。
紫外光通信 调制方式 启闭键控调制 脉冲位置调制 差分脉冲位置调制 数字脉冲间隔调制 UV communication modulation scheme on-off keying pulse position modulation differential pulse position modulation digital pulse interval modulation
北京邮电大学 信息光子学与光通信研究院 信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
在UV (紫外光)通信系统中, 噪声对信号会产生比较明显的干扰。为了提高系统的通信性能, 文章对UV通信系统中的噪声进行了分析。设计了一个模块对噪声进行采样, 并分析了PMT(光电倍增管)暗电流噪声、PCB(印制电路板)热噪声、EMI(电磁干扰)噪声以及电源引入的噪声等4种噪声的时域和频域特性, 及其对系统性能的影响。为了克服模拟滤波性能不理想的缺点, 在接收端采用FPGA(现场可编程门阵列)设计了一个数字滤波器来抑制噪声。实验结果表明, 该数字滤波器对SNR(信噪比)有3~7 dB的改善。
紫外光通信 噪声 数字滤波器 现场可编程门阵列 UV communication noise digital filter FPGA
