光 PPM 脉冲传输的通道内非线性效应

光 PPM 脉冲传输的通道内非线性效应

一、Intra-Channel Nonlinear Effect on Optical PPM Pulse Transmission(论文文献综述)

钟路[1](2020)在《基于泵浦功率限制下光PPM系统的MOPA发射技术研究》文中研究表明在深空光通信中由于通信链路极其遥远,并且受到背景光噪声、大气湍流等信道特性的影响,会对接收端造成一定影响,那么它对于激光发射端的要求就相对较高。此时采用脉冲位置调制(Pulse Position Modulation,PPM)和主振荡功率放大(Master Oscillator Power-Amplifier,MOPA)技术是当前广泛使用的两项关键技术。在以往对PPM调制和MOPA放大技术的研究中,主要针对激光器发射功率的提高以及光放大过程中非线性效应的改善方面,而没有分析PPM调制阶数对不同的光放大系统输出信号的影响以及PPM调制参数对光放大器输出信号特性的影响。本文针对这两个方面,对发射端基于1064nm掺镱光纤和1550nm掺铒光纤放大进行仿真分析和光PPM通信系统的优化。针对光通信中发射端在不同PPM调制阶数下脉冲信号平均发射功率变化的问题,在不改变硬件的条件下,研究PPM调制参数对光放大器输出功率的影响。该方案主要是通过搭建一种基于MOPA放大的激光器发射方式,采用两级放大系统,通过优化增益光纤长度,对不同调制阶数下的光发射系统输出功率特性进行仿真分析。对比分析了传统方式与本课题方式下不同调制阶数下平均功率与脉冲峰值功率相对功率值的比较。仿真结果表明,在1064nm掺镱光纤放大中,不同调制阶数下最优光纤长度对输出功率的影响较小,光发射系统硬件固定时,改变PPM调制阶数,PPM光发射系统既不是平均功率受限系统,更不是峰值功率受限系统。而在1550nm掺铒光纤放大中,当发射系统硬件固定时,在不同调制阶数下,其一级放大和二级放大后的输出功率都近似相等,满足平均功率受限系统。在两种掺杂光纤中,其它条件一定,只有掺杂光纤的材质对其产生了影响,所以在设计PPM调制阶数时需要考虑这些特性。最后考虑PPM调制参数对光放大器输出信号特性的影响,研究了光PPM通信系统的优化设计方案。通过建立发射接收系统,对比不同时隙宽度条件下的4-PPM调制信号光脉冲波形图,得到在时隙宽度过窄时波形振荡较大。为了提高发射端光脉冲波形质量,首先对不同占空比下的光放大信号波形分析,因为抖动问题,高占空比下脉冲间影响较大,降低占空比可以优化波形,但是平均功率也会随之降低,然后通过接收端在不同占空比下的误码分析。最后,研究不同保护时隙对性能的影响,通过增加保护时隙,对相邻时隙波形振荡的问题进行改善。仿真结果表明,所提出的占空比和保护时隙优化方案能够提高光PPM通信系统的性能。

李思静[2](2006)在《自由空间光通信系统的研究》文中研究说明自由空间光通信技术起源于上个世纪70年代,近年来随着半导体技术和通信技术的发展,尤其是光纤通信技术的普遍应用,是的该项技术得到了快速的发展。自由空间光通信具有极好的保密性,并且能够解决通信中“最后一公里”的瓶颈问题,对于人类的通信具有很高的利用价值。本文尝试用脉冲位置调制(PPM)技术来完成视频信号的通信,首先就自由空间光通信技术的原理做了介绍,并且重点分析了大气信道对于激光无线传输的影响,以及对于PPM信号的影响。介绍了PPM调制技术的原理,并且与其它的调制方法作了比较,同时对基于可编程逻辑器件(CPLD)的结构和工作原理作了介绍。本文重点研究了CPLD视频数据传输平台的发射端硬件设计,由Altera公司的MAX3000A系列CPLD完成对信号的PPM调制,并通过并/串转换器后将串行数据流经过激光驱动器的加载到激光二极管上,经过大气信道传输到另一端的接收端,进行解码和一系列视频数据恢复处理,实现视频数据的自由空间光通信。本文完成自由空间光通信系统中的信号发射部分工作,设计能够完成基本视频数据前端处理和发射,传输距离较前期系统有所改善。

谭庆贵[3](2006)在《卫星光CDMA通信系统及关键技术研究》文中指出将光码分多址(CDMA)技术应用到卫星光通信中,可以充分利用光波的巨大带宽,使卫星光CDMA通信系统具有适合突发、异步接入和多用户共享信道的特点,同时还保持了CDMA技术在无线电通信中的抗干扰、保密、软容量及网络协议简单等特性,易于组建卫星光通信网络。由于卫星光CDMA通信系统是功率受限系统,空间环境复杂,容易受到多种干扰噪声的影响,需要针对卫星环境和卫星光通信技术的特点,研究卫星光CDMA通信系统及关键技术。本文围绕卫星光CDMA通信系统的系统方案、关键技术以及系统性能展开工作。概括分析了各种地址码理论及特点,并根据阵列波导光栅(AWG)的特点,设计了多种AWG编解码器。提出了宽谱空间光.单模光纤耦合系统实现方案,并分析了该耦合系统的性能。给出了卫星二维光CDMA通信系统方案和系统模型,并分析了该通信系统的系统性能。设计并建立了空间光CDMA通信实验系统,实验测量分析了该通信系统的性能。最后提出了一种基于波分和码分相结合的卫星光组网方案,并分析了网络的吞吐量性能。全文共分九章,主要内容如下:概述了光CDMA技术的基本原理和发展现状,分析了在卫星光通信系统中采用CDMA技术的必要性和可行性,提出了本文拟解决的问题及研究方向。介绍了卫星光CDMA通信系统的基本原理、系统组成,并根据卫星光通信和光CDMA通信技术的特点,分析了卫星光CDMA通信系统中需要解决的关键技术。概括分析了各种地址码的编解码原理及各种编解码器的结构和特点。根据AWG的复用/解复用和循环特性,针对不同的地址码,设计了多种AWG编解码器,并分析了信道串扰对光CDMA通信系统性能的影响。针对采用宽谱光源的卫星光CDMA通信系统,分析了空间光—光纤耦合技术的基本原理及色差引起的轴向偏移等因素对系统性能的影响,并设计了宽谱空间光—光纤耦合系统。提出了卫星光CDMA系统方案和系统模型,并考虑各种干扰噪声的影响,分析了卫星二维光CDMA通信系统的性能。同时还分析了跟瞄误差和大气闪烁对卫星光CDMA通信系统性能的影响。为了克服多址干扰对光CDMA通信系统的影响,提出了一种基于附加信息的多址干扰消除技术,可以较好地克服多址干扰对卫星光CDMA通信系统造成的影响,并详细分析了其性能。研究分析了波分复用(WDM)技术和光CDMA技术的特点及应用,提出了一种基于波分和码分相结合的组网方案,并分析了卫星光WDM+CDMA网络的网络结构和网络吞吐量性能。基于FBG编解码器,建立了快跳频空间光CDMA实验系统,并通过实验分析了该系统中FBG编解码器等单元器件的性能。采用不同的用户数,分别测量得到解码后的光信号,并分析了空间光CDMA实验系统的系统性能。最后总结了本课题的主要工作和创新点,并对下一步工作给出了探讨性建议。

赵黎[4](2006)在《大气激光通信DPPM调制解调技术研究》文中进行了进一步梳理本课题来源于西安理工大学“青年教师特色与创新研究计划”和陕西省教育厅科技专项基金,同时列入陕西省“火炬计划”项目(2002HK52)。无线激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。目前的大气激光通信系统大多设计为开关键控(OOK)和曼彻斯特编码等强度调制/直接检测(IM/DD)方式。这种调制解调方式虽然实现简单但是其抗干扰能力差。为了进一步提高传输通道抗干扰能力,我们在大气激光通信系统中采用了脉冲位置调制(PPM),然而PPM在提高抗干扰能力的同时,付出的代价是增加了对带宽的需求,差分脉冲位置调制(DPPM)可以弥补PPM的这一缺陷。同时,DPPM也比PPM平均能量利用率高。因此本文选择DPPM调制方式。本文的主要内容包括:1、分析了适合于空间光通信系统的信道和噪声模型。对比分析了源于PPM调制方式的几种调制解调方式。2、分析了DPPM的误码率,讨论了软判决解码的难处,并列出了用最大似然检测的误码率,分析了未编码的DPPM信号的光谱特性。3、初步提出了使用硬判决解码的方案,并用MATLAB对其进行了仿真验证。4、选用Verilog硬件描述语言,实现了数字信号的DPPM编码、以及系统时钟同步模块的设计。本文重点阐述了解决DPPM调制造成的信息帧长不固定的方案,对存储器的设置进行了详细的分析。实验结果表明:DPPM调制/解调系统工作可靠,逻辑关系正确,能够很好的完成大气激光通信的信息调制与解调。

二、Intra-Channel Nonlinear Effect on Optical PPM Pulse Transmission(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、Intra-Channel Nonlinear Effect on Optical PPM Pulse Transmission(论文提纲范文)

(1)基于泵浦功率限制下光PPM系统的MOPA发射技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 深空光通信概述
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 关键技术
        1.3.1 PPM调制原理
        1.3.2 光放大技术
    1.4 研究目的及意义
    1.5 本文主要工作及论文安排
第2章 深空光通信发射技术研究
    2.1 MOPA光纤放大器研究现状
    2.2 MOPA光纤放大器理论分析
        2.2.1 光纤放大器的理论模型
        2.2.2 双包层光纤结构
        2.2.3 掺杂光纤
        2.2.4 光纤放大器的基本结构
    2.3 内调制下的MOPA发射技术分析
        2.3.1 基于泵浦功率限制下的内调制光PPM发射模型
        2.3.2 仿真验证及结果分析
    2.4 本章小结
第3章 基于泵浦功率限制下的光放大PPM发射系统优化
    3.1 基于泵浦功率限制下的光放大PPM发射方案设计
        3.1.1 掺Yb3+的光纤放大器理论分析
        3.1.2 种子源信号的选取
        3.1.3 发射端整体设计
    3.2 基于1064nm的掺镱光纤光放大PPM的性能分析
        3.2.1 传统方式下发射功率需求分析
        3.2.2 仿真验证及结果分析
    3.3 基于1550nm的掺铒光纤光放大PPM的性能分析
        3.3.1 掺铒光纤光放大PPM发射模型
        3.3.2 仿真验证及结果分析
    3.4 本章小结
第4章 基于泵浦功率限制下的光放大PPM发射接收方案
    4.1 深空光PPM发射接收系统模型及搭建方案
    4.2 基于不同占空比下的光PPM发射接收性能分析
        4.2.1 理想脉冲下占空比对接收端性能的影响
        4.2.2 不同占空比对发射端输出信号的影响
        4.2.3 仿真结果及分析
    4.3 基于保护时隙下的光PPM发射接收性能分析
        4.3.1 基于保护时隙下发射端脉冲信号质量分析
        4.3.2 仿真结果及分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 下一步研究工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果

(2)自由空间光通信系统的研究(论文提纲范文)

1 绪论
    1.1 引言
    1.2 论文的主要研究工作
2 自由空间光通信系统的基本原理与关键技术
    2.1 引言
    2.2 系统的基本原理
        2.1.1 系统基本框架
        2.1.2 系统结构
    2.3 关键技术分析
    2.4 影响自由空间光通信的重要因素
        2.4.1 传输信道的影响
        2.4.2 大气折射效应
        2.4.3 大气信道对PPM信号的影响
    2.5 本章小结
3 基于自由空间光通信的通信编码
    3.1 PPM调制技术的基本原理
        3.1.1 激光调制技术
        3.1.2 PPM脉冲位置调制技术
        3.1.3 PPM调制的传信率
    3.2 自由空间光通信中几种调制方式的性能比较
    3.3 基于CPLD的通信编码设计
        3.3.1 复杂可编程逻辑器件CPLD功能简介
        3.3.2 CPLD开发系统及VHDL系统建模
        3.3.3 PPM脉位调制基带系统的建模与设计
    3.4 本章小结
4 基于自由空间光通信视频传输系统的硬件设计
    4.1 发射板的主要指标
    4.2 电路设计框图及基本器件的选择
    4.3 供电系统与模拟放大电路设计
        4.3.1 供电系统设计
        4.3.2 模拟放大电路设计
    4.4 A/D转换设计
    4.5 CPLD电路设计
        4.5.1 芯片功能简介
        4.5.2 外围电路设计
        4.5.3 在线可编程功能的实现与JTAG口设计
    4.6 并串转换电路设计
    4.7 光发射模块
    4.8 本章小结
5 实现自由空间光通信的电路板设计
    5.1 电源完整性及其解决方法
        5.1.1 电源完整性
        5.1.2 电源完整性的解决方法
    5.2 信号完整性及其解决方法
        5.2.1 信号完整性
        5.2.2 信号完整性的解决方法
    5.3 电磁兼容和电磁干扰设计
        5.3.1 电磁兼容和电磁干扰
        5.3.2 电磁兼容性的解决方法
    5.4 自由空间光通信电路板的PCB设计
        5.4.1 设计工具的选择
        5.4.2 PCB版的多层结构设计
    5.5 本章小结
6 自由空间光通信系统的调试以及实现
    6.1 自由空间光通信电路板的硬件调试
        6.1.1 电路板的硬件静态测试
        6.1.2 电路板的上电测试
        6.1.3 时钟产生电路与JTAG的调试
        6.1.4 其他电路的调试
    6.2 基于自由空间光通信视频数据传输的实现
    6.3 本章小结
结论
致谢
参考文献

(3)卫星光CDMA通信系统及关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 卫星光通信技术概述
        1.1.1 卫星光通信技术
        1.1.2 卫星光通信发展动态
        1.1.3 卫星光通信网络
        1.1.4 卫星光 CDMA 通信网络特点
    1.2 无线光 CDMA 通信技术
        1.2.1 光 CDMA 技术特点及发展趋势
        1.2.2 无线光 CDMA 通信技术
    1.3 课题来源及研究意义
    1.4 本文的结构及作者的工作
    1.5 本章小结
第二章 卫星光 CDMA 通信系统及关键技术
    2.1 卫星光 CDMA 通信原理
        2.1.1 光 CDMA 基本原理
        2.1.2 卫星光 CDMA 通信系统结构
        2.1.3 卫星光 CDMA 通信原理及特点
    2.2 卫星光 CDMA 通信系统关键技术
        2.2.1 光源及调制技术
        2.2.2 光信号探测接收技术
        2.2.3 大容量地址码构造技术
        2.2.4 编/解码器设计及实现技术
        2.2.5 多址干扰消除技术
        2.2.6 宽谱空间光-光纤耦合技术
    2.3 本章小结
第三章 AWG 编解码原理及实现
    3.1 光 CDMA 地址码的种类及其特点
        3.1.1 一维编码
        3.1.2 二维编码
        3.1.3 三维编码
        3.1.4 多波长变速率地址码
    3.2 光 CDMA 编解码器
        3.2.1 谱域编码器
        3.2.2 光纤延迟线编码器
        3.2.3 光纤布拉格光栅编解码器
    3.3 AWG 的基本原理及特性
        3.3.1 AWG 的基本原理
        3.3.2 AWG 的数学特性
    3.4 AWG 编解码器的设计及应用
        3.4.1 二维扩时/跳频 AWG 编解码器
        3.4.2 谱域幅度编码的 AWG 编解码器
        3.4.3 二维 WDM/OCDMA 编码的 AWG 编解码器
        3.4.4 三维光 CDMA 编码的 AWG 编解码器
    3.5 二维时域/频域光编解码实验
    3.6 AWG 编解码器的串扰分析
    3.7 本章小结
第四章 空间光-光纤耦合技术
    4.1 空间光-光纤耦合基本原理
    4.2 空间光 CDMA 通信系统中的耦合效率分析
        4.2.1 横向偏移损耗和轴向离焦损耗
        4.2.2 轴向离焦对光 CDMA 通信系统性能影响
    4.3 空间光-光纤耦合系统方案设计及实现
        4.3.1 耦合系统的特点
        4.3.2 耦合系统实现方案
    4.4 本章小结
第五章 卫星光 CDMA 通信系统及性能分析
    5.1 卫星光 CDMA 通信系统方案
    5.2 卫星光 CDMA 通信系统链路方程
    5.3 卫星光 CDMA 通信系统性能分析
        5.3.1 卫星光 CDMA 通信系统最小可探测功率
        5.3.2 卫星光 CDMA 通信系统误码率
        5.3.3 卫星二维光 CDMA 通信系统误码率分析
    5.4 跟瞄误差对卫星光 CDMA 通信系统性能的影响
        5.4.1 跟瞄误差统计模型
        5.4.2 跟瞄误差对系统性能的影响
        5.4.3 性能分析
    5.5 大气闪烁对卫星光 CDMA 通信系统性能影响
        5.5.1 弱湍条件下大气信道模型
        5.5.2 性能分析
    5.6 本章小结
第六章 多址干扰消除技术
    6.1 多址干扰消除技术概述
    6.2 基于组信息的并行干扰消除技术
        6.2.1 MPC/OOC 码的构造方法及特点
        6.2.2 基于组信息并行干扰消除方案
        6.2.3 性能分析
    6.3 基于附加信息的多址干扰消除技术
        6.3.1 附加信息的添加方法
        6.3.2 基于附加信息的多址干扰消除方案
        6.3.3 性能分析
    6.4 本章小结
第七章 卫星光 CDMA 网络技术
    7.1 卫星光网络技术概述
    7.2 卫星光 WDM/CDMA 光网络
        7.2.1 光 CDMA 技术
        7.2.2 WDM/CDMA 混合组网方案
        7.2.3 卫星光 WDM/CDMA 网络拓扑结构
    7.3 卫星光 WDM/CDMA 网络性能分析
    7.4 IP over WDM/OCDMA
    7.5 本章小结
第八章 空间光 CDMA 通信实验系统建立及测试
    8.1 空间光 CDMA 实验通信系统方案设计
    8.2 宽谱空间光传输系统设计及实现
    8.3 单元组件测试及特性
    8.4 空间光 CDMA 实验测试结果及分析
        8.4.1 单用户空间光 CDMA 实验测试结果及分析
        8.4.2 多用户空间光 CDMA 实验测试结果及分析
        8.4.3 振动及信道对系统性能的影响
    8.5 本章小结
第九章 结论和展望
致谢
参考文献
个人简历
作者攻博期间取得的研究成果

(4)大气激光通信DPPM调制解调技术研究(论文提纲范文)

中文摘要
ABSTRACT
1.前言
    1.1 无线激光通信概论
    1.2 空间光通信分类
        1.2.1 空间卫星激光通信
        1.2.2 地面无线大气激光通信
        1.2.3 水下光通信
    1.3 无线光通信的原理和技术
        1.3.1 无线光通信原理
        1.3.2 无线光通信关键技术
    1.4 无线光通信的优点
    1.5 无线光通信的局限性
    1.6 应用领域
    1.7 空间光通信的发展现状
    1.8 发展趋势
    1.9 课题背景及意义
    1.10 本文所做的工作
2.信道及调制方式分析
    2.1 信道
        2.1.1 信道的分类
    2.2 光信道对大气激光通信的影响
        2.2.1 大气透射率
        2.2.2 大气分子的吸收
        2.2.3 大气分子的散射
        2.2.4 大气折射效应
        2.2.5 大气湍流效应
    2.3 背景光对信号检测的影响
        2.3.1 强背景光引起探测器的饱和
        2.3.2 背景光电流引起的散弹噪声使探测器灵敏度降低
    2.4 源于PPM的几种调制方式
        2.4.1 PPM
        2.4.2 差分脉冲位置调制(DPPM)
        2.4.3 多脉冲PPM调制(MPPM)
        2.4.4 三种脉冲位置调制的比较
3.DPPM信号分析
    3.1 误码率的分析
    3.2 DPPM的最大似然检测
        3.2.1 在连续信道上的最大似然检测
        3.2.2 在离散信道中的最大似然检测
    3.3 DPPM的光谱特性
4.DPPM调制解调实现原理及仿真
    4.1 大气激光通信的调制技术
    4.2 DPPM系统工作原理
    4.3 基于Matlab的DPPM仿真
        4.3.1 信道模型
        4.3.2 DPPM仿真建模
        4.3.3 模块子系统的实现
    4.4 本章小结
5.DPPM调制解调系统硬件设计研究
    5.1 Verilog HDL语言综述
    5.2 实现DPPM的几种不同方案
        5.2.1 方案一:以帧为单位的网络
        5.2.2 方案二:以超帧为单位的网络
    5.3 本章小结
6.时间同步系统设计
    6.1 时隙同步子系统
    6.2 时隙同步器基本原理
    6.3 数字锁相环(DPLL)设计
        6.3.1 DPLL结构及工作原理
        6.3.2 DPLL部件的设计实现
        6.3.3 DPLL的FPGA实现
        6.3.4 关于"波纹"(Ripple)消除
    6.4 小结
7.总结
    7.1 结论
    7.2 不足与改进
致谢
参考文献
硕士期间发表的论文

四、Intra-Channel Nonlinear Effect on Optical PPM Pulse Transmission(论文参考文献)

  • [1]基于泵浦功率限制下光PPM系统的MOPA发射技术研究[D]. 钟路. 重庆邮电大学, 2020(02)
  • [2]自由空间光通信系统的研究[D]. 李思静. 南京理工大学, 2006(01)
  • [3]卫星光CDMA通信系统及关键技术研究[D]. 谭庆贵. 电子科技大学, 2006(06)
  • [4]大气激光通信DPPM调制解调技术研究[D]. 赵黎. 西安理工大学, 2006(02)

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光 PPM 脉冲传输的通道内非线性效应
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