基于非对称限幅光OFDM的紫外光通信系统研究

Ultraviolet communieation is a new kind of communication Techniques in free space optics communication field. Some exeellent Performances such as safety， anti-interference， non-line-of-sight， make it different from other communication models.?Therefore, Ultraviolet communication has become one of the hot spots of domestic and foreign research.?However, because the non -line-of-sight ultraviolet communication is based on atmospheric scattering, so the optical signals from the transmitter go through a number of different paths to reach the receiving end at different times, it can cause inter symbol interference, which will greatly limit the maximum available bandwidth of the system.?How to further improve transmission rate and communication quality of the Ultraviolet communication system is a extremely problem.. Asymmetrically clipped optical OFDM with high-end digital modulation methods, high data transmission rate and simple balancing algorithm can effectively overcome inter symbol interference which the atmospheric channel delay promotes.Due to the asymmetrically clipped optical OFDM including many advantages, it will be introduced to Ultraviolet Communication and its key technologies will be analyzed.The researchs of this project can be used for Ultraviolet communications, atmospheric laser communication and fiber optic communications.Thus, the study of ptoject has to carry out important theoretical significance, practical value and broad application prospects.

紫外光通信是一种新型的自由空间光通信方式，它具有保密性好、抗干扰能力强、非视距通信等优点。因此，紫外光通信已经成为国内外研究的热点之一。但由于非视距紫外光通信是基于大气散射，大气信道中存在大量的散射元，所以光信号从发射端将通过多条不同的路径在不同时间到达接收端，从而引起符号间干扰，这将会极大地限制系统的最大可用带宽。如何进一步提高紫外光通信系统的传输速率及通信质量，已经是目前亟待解决的关键问题。. 由于非对称限幅光正交频分复用技术可以采用高阶的数字调制方式，具有高的数据传输速率且均衡算法简单，同时可以有效地克服大气信道延迟产生的符号间干扰。鉴于非对称限幅光正交频分复用技术的诸多优点，本课题将其引入到紫外光通信并对其关键技术进行研究。本课题的研究成果可以用于紫外光通信、大气激光通信和光纤通信等多个应用领域。因而，本课的开展具有重要的理论意义和实际应用价值，具有广阔的应用前景。

紫外光通信是一种新兴的通信手段，具有灵活、保密性好、抗干扰能力强、非视距通信等优点，主要应用于短距离、保密通信，是常规通信的一种重要补充。但是由于非视距紫外光通信是基于大气散射，大气信道中大量的散射元导致光信号从发射端通过多条不同的路径在不同时间到达接收端，从而引起码间干扰，这将会极大地限制系统的最大可用带宽。为了进一步提高紫外光通信系统的传输速率及通信质量，本项目将非对称限幅光OFDM技术引入紫外光通信系统并对其关键技术进行了研究，主要研究内容包括：.（1）为了解决非对称限幅光OFDM系统较高峰值平均功率比的问题，本项目采用了格雷互补序列与Reed-Muller码相结合的编码方案，该方案不仅能有效地抑制系统峰值平均功率比，还具一定的纠错能力。同时，针对原有的译码算法复杂度高性能差这一点，提出了一种基于快速哈达玛变换的译码算法，该译码算法不仅在计算复杂度上低于原算法，而且在译码性能上较原算法也有明显的提高。此外，在综合现有算法优点的基础上，本项目还提出了一种新的降低非对称限幅光OFDM系统峰值平均功率比的联合算法，通过仿真发现，联合算法能很好地降低非对称限幅光OFDM系统的峰值平均功率比。.（2）紫外光通信系统采用的是强度调制/直接检测，非对称限幅光OFDM系统只需要符号同步而不需要频率同步。根据非对称限幅光OFDM符号的特点，本项目提出了一种适合于非对称限幅光OFDM系统的定时同步方法。与目前存在的定时同步方法相比，该定时同步方法的性能不依赖于训练符号的选取，并且训练符号可以随机生成。在各种信道环境下对训练符号的自相关性进行了仿真研究，结果表明该定时同步算法无论在向正确定时点的收敛速度上还是定时估计方差上，都要优于其它算法，大大提高了非对称限幅光OFDM系统定时估计精度。.（3）针对传统的非对称限幅光OFDM接收端仅利用奇载波进行信息解调，摒弃了偶载波上的信息的问题，本项目采用了改进的非对称限幅光OFDM接收技术。将接收端偶载波上的信息进行提取和利用，并与奇载波上的信息进行加权合并，在最优加权系数的条件下，共同还原原始发送信息。与传统的非对称限幅光OFDM系统相比，改进的非对称限幅光OFDM系统通信性能得到了明显的改善。