自由空间光通信多维混合调制技术研究

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1、分类号：TP393单位代码：10183研究生学号：2013522038密级：公开吉林大学硕士学位论文自由空间光通信多维混合调制技术研究ResearchonMulti-dimensionalHybridModulationTechnologyforFreeSpaceOpticalCommunication作者姓名：吴芃霞专业：通信与信息系统研究方向：自由空间光通信指导教师：石文孝教授培养单位：通信工程学院2016年6月————————————————————————————自由空间光通信多维混合调制技术研究————

2、————————————————————————ResearchonMulti-dimensionalHybridModulationTechnologyforFreeSpaceOpticalCommunication作者姓名：吴芃霞专业名称：通信与信息系统指导教师：石文孝教授学位类别：工学硕士答辩日期：2016年6月5日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，巧不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用

3、（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作席成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签＇名：絲裏日期：年月日摘要自由空间光（Freespaceoptical,FSO）通信是无线光通信的

4、一种，利用激光信号在大气信道中传输信息。FSO系统具有高带宽、高保密性、无电磁干扰、不需频率许可证等优点。FSO既可以作为现代无线通信网络的有效补充，解决无线通信最后一公里的问题，也可以用来组建高性能的核心网。FSO是下一代超高速无线通信网络的重要组成部分。大气湍流信道带来的干扰问题是FSO系统的研究和应用所面临的主要挑战，恶劣天气的影响和光强闪烁效应使得FSO通信系统的传输性能严重降低。目前存在多种FSO系统抗大气湍流干扰技术，高级调制编码技术是能够提高FSO通信系统传输性能的最基本方法。近年来，研究者在光通信

5、系统中提出多维混合调制技术，通过联合使用多种传统调制方式对激光载波的多个维度的自由度进行联合调制，从而提高系统带宽使用效率并降低误码率，提高光通信系统性能。本文结合偏振分解复用（PDM）、四进制相移键控（QPSK）和多脉冲脉冲位置调制（MPPM）提出PDM-QPSK-MPPM多维混合调制，给出FSO系统中的发射接收端的调制解调系统模型，理论分析了其带宽使用效率和误码性能，推导出在Gamma-Gamma大气湍流信道模型下的误码率（BER）和误符号率（SER）表达式。在数值分析中，将PDM-QPSK-MPPM调制与传

6、统调制方式BPSK和MPPM的BER和SER分别进行比较，能够看出所提出的PDM-QPSK-MPPM多维混合调制具有更高的带宽效率和可靠性。另外，与其它两种混合调制方式PQP和POLMUX-QPSK相比，PDM-QPSK-MPPM多维混合调制具有灵活可调的优点，可以通过调整单位符号周期内发送的有效脉冲数对系统的带宽效率和BER进行有效折衷。因此PDM-QPSK-MPPM在FSO自适应传输系统中具有一定的应用空间，能够在信道情况变化的情况下自适应调节传输速率保持预定的误码性能。在PDM-QPSK-MPPM多维混合调

7、制的概念基础上，为了进一步改善系统复杂度，本文又提出了PDM-DPSK-MPPM多维混合调制方案，理论推导出其BER上限和下限表达式。在PDM-DPSK-MPPM调制中，使用基于马赫曾德干涉仪解调器的差分相移键控，省去了相干检测中必须使用的本地激光载波器和锁相环电路，降低了系统复杂度，提高了在FSO系统中的实用性。数值分析结果表明，PDM-DPSK-MPPM调制的误码性能虽然相比于相干解调的PDM-QPSK-MPPM有所下降；但是比传统调制方式MPPM和BPSK具有更好的误码性能和抗大气干扰能力。关键词：自由空间

8、光通信，多维混合调制，大气湍流信道，Gamma-Gamma分布，误码率IAbstractFreespaceoptical(FSO)communication,onekindofopticalwirelesscommunications,isconductedbythetransmissionsoflaseropticalsignalsthroughatmospheretu