基于脉冲激光的散射通信系统关键技术研究

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无线光通信相对于传统通信独特的优点让其这些年来引起广泛的关注,对于无线光通信技术中的非视距紫外光通信,发送端的光信号经过大气中分子以及颗粒等的散射效应,这种信号通过非视距传输到达接收端的方式,使得发射端与接收端无需对准。而更长距离的非视距紫外通信可以通过发射端采用脉冲激光器实现,本文的主要研究内容为脉冲激光的散射通信系统中脉冲定位算法设计,同步序列设计以及信道编码。本文提出了基于脉冲激光的远距离紫外通信,使得发射端脉冲信号以低传输速率为代价可以在远距离的接收端被检测到。我们描述了长距离非视距散射通信信道模型,通过蒙特卡洛多次散射仿真接收端的脉冲展宽,结果证明了 5KM距离的散射通信理论上的可行性,然后给出了基于脉冲激光的紫外通信系统框图,通过室外长达3.6KM的非视距链路信号传输实验,提出使用Z信道模型来表征接收信号。并分析了该通信系统的性能。由于检测性能在很大程度上取决于脉冲响应位置估计,我们提出了两种估计脉冲响应位置的方法,一种是基于计算窗口中的脉冲数,另一种是基于本地脉冲响应形状和待检测脉冲相关性计算。结果表明,基于脉冲响应相关性计算的位置估计方法更准确。针对Z信道下的同步序列优化,通过使发送端1和0的概率分别等于信道容量最大时的最佳输入分布概率,以及经过信道后的接收端1和0的概率都是1/2两种方法进行优化,通过仿真可以观察到与标准的m序列相比,优化的帧同步序列可以使得相关峰的峰值更高。针对信道编码方面,我们设计了基于解码误差概率上界为优化目标的非线性码。然后对现有的翻转码进行描述和仿真分析。接着采用遗传算法对联合界的非线性编码优化进行求解。结果表明,与翻转线性码相比,优化后的码本解码错误率低一个数量级。
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