自由空间光 (FSO) 通信——宽带接入新技术

自由空间光 (FSO) 通信——宽带接入新技术

一、自由空间光(FSO)通信——宽带接入的新技术(论文文献综述)

翟惠敏[1](2021)在《高速光通信系统中四维调制技术研究》文中研究表明当今社会正处在信息急速发展的时代,随着5G的正式商用,互联网产业得到进一步发展。光通信传输网络作为信息时代的基础传输建设,为新技术的发展奠定了基础,同时急剧增长的流量及带宽需求也给通信网络造成巨大的挑战。面对海量数据的传输需求,提高光通信传输网络的性能是通信领域研究者的研究重点。四维调制是在光载波的两个正交偏振上的同相和正交分量构成的四维空间进行调制的方式,增加了星座点之间的最小欧氏距离,解决谱效率和渐进功率效率之间的矛盾,进而在不增加硬件复杂度的基础上有效提高系统传输容量。本论文在研究高速光通信系统中四维调制技术理论的基础上,重点探索了采用聚类算法进行判决译码的四维调制光传输方案、基于概率整形和信道编码的四维调制光传输方案以及适用于自由空间光通信系统的四维调制光传输方案。本文主要的研究工作如下:(1)提出基于聚类算法的四维调制光传输方案,该方案采用聚类算法对接收四维信号进行判决译码,降低了信号在经过传输后受到非线性影响产生误码的情况。仿真结果表明,当BER=1×10-3时,采用聚类算法判决的128-SP-QAM方案的误码率性能比传统128-SP-QAM提高0.4dB,采用聚类算法判决的PS-QPSK方案要比传统PS-QPSK提高约1dB的性能优势,有效提升了系统的误码率性能。(2)提出了一种基于聚类算法和概率整形技术相结合的四维PSKM-128-SP-QAM调制方案,该方案通过采用概率整形实现信号的非均匀映射,以解决均匀星座图调制的信道容量难以接近香农极限的问题,并采用K-means算法进行信号判决,仿真研究了该方案在不同光信噪比、不同传输距离下的传输性能。仿真结果表明,所提方案对比传统四维调制格式,获得明显的整形编码增益。在传输50km时,PSKM-128-SP-QAM 与 128-SP-QAM 相比获得了 2.7dB 的信噪比增益。(3)提出基于概率整形和纠错编码的四维PSKM-LDPC-SP-QAM调制方案,该方案在PSKM-128-SP-QAM调制方案的基础上采用信道编码提升系统传输的可靠性,以解决非均匀星座点更易受到噪声等因素的影响。仿真结果表明,在背靠背系统和传输距离为50km时,PSKM-LDPC-SP-QAM的性能均提升了约4.5dB,因此采用LDPC码对PSKM-128-SP-QAM进行信道编码可以明显降低系统的误码率,适合用于高速长距离光通信传输系统。(4)提出自由空间光通信系统中四维调制光传输方案,通过研究在自由空间光通信中采用四维调制格式实现信息传输,以提升系统的传输容量,改善误码率性能,分别仿真实现PS-QPSK以及KM-128-SP-QAM调制格式在自由空间光通信系统中的信息传输,仿真结果表明自由空间光通信系统中采用四维调制方案的可行性,并且采用聚类算法进行判决的KM-128-SP-QAM能够降低系统的误码率,更适合在高速长距离传输下进行传输信息。

龙颖[2](2020)在《宽带光接入系统中新型调制格式的收发及传输性能研究》文中提出近年来,随着通信网络中新技术的不断发展和交互式多媒体、电子商务、智能交通等新业务的兴起,全球互联网流量不断增加,人们对网络接入带宽的需求日益剧增,从而对宽带接入系统发展提出了大容量和低延迟要求。考虑到在提升宽带光接入系统带宽容量的同时,要确保接入信号收发及传输性能尽可能不下降,因此在宽带接入系统中对若干新型调制格式的收发方式和传输模型进行改进使其适合实际应用十分必要;此外,采用改进后的新型调制格式形成的宽带接入信号不仅能提升系统频带利用率,还能优化相关光电子器件配置,因此也具有十分重要的理论价值和实践意义。本文着重对宽带光接入系统中新型调制格式的收发及传输性能进行了研究。首先,在分析国内外研究现状的基础上阐述了宽带光接入系统(包括光纤接入系统、自由空间光(FSO)接入系统和光纤承载射频(RoF)接入系统)的应用特性;然后,研究了若干新型调制格式(包括双二进制(DB)、脉冲幅度调制(PAM)、正交幅度调制(QAM)和正交频分复用(OFDM))的调制解调原理;最后,对上述新型调制格式做了相应改进并在宽带光接入系统中对接入信号的收发及传输性能展开了仿真或实验研究。本文提出并证明了一种使用低通滤波器的双二进制下行链路接入系统方案,成功实现了20km单模光纤的传输过程;提出并研究了一种10Gb/s DP-DB光纤融合FSO接入系统方案,分析比较了采用三种传输方式(背靠背、50km SMF和50km SMF+100m FSO信道)传输时的系统收发和信号传输特性;研究了应用不同放大方案(前置放大、混合放大以及后置放大)的DP-DB FSO接入系统性能,对不同放大方案下DP-DB信号的接收眼图进行对比,并通过分析接收信号的误码率比较了接收信号的差异;设计并证明了基于8-PAM光信号的光纤接入系统方案,进行了8-PAM信号的产生和传输实验,实验结果表明,8-PAM信号不仅能有效提升接入信号的频带利用率,而且当接收信号误码率为10-3时,其接收机灵敏度值为-16.5dBm;给出并证明了一种32QAM-OFDM-PON接入系统新方案,成功在42km单模光纤上传输了不同子载波数的5Gb/s 32QAM-OFDM下行链路信号,实验结果表明:具有128个子载波的32QAM-OFDM信号比64个子载波的32QAM-OFDM信号的频谱效率更高,且其峰均比值和计算复杂度也比256个子载波的32QAM-OFDM信号低,更适合作为实际应用的接入信号。

罗浩伦[3](2019)在《非完美CSI下混合RF-FSO系统物理层安全理论研究》文中进行了进一步梳理自由空间光通信(Free Space Optical,FSO)以激光为载体在大气中传播信号,其安全性能较高,具有方向集中、不易干扰、无须频率许可等优点。FSO通信在传播过程中极易受大气湍流的影响导致通信质量降低、传播距离受限。另一方面,随着人们对无线通信的要求日益增强,增加射频(Radio Frequency,RF)链路时容易产生干扰及安全问题。混合RF/FSO系统可以充分利用射频链路和FSO链路各自的优点来相互补充,从而节省资源、增加传输距离、提高系统性能。信号传输过程中,目的节点不可能在没有估计误差的情况下获得的信道状态信息(Channel State Information,CSI)。此外,信道的快速变化导致目的节点获取的CSI已经过时。过时的信道状态信息和具有误差的信道状态信息统一称作非完美信道状态信息。由于无线通信系统卓越的开放性,混合RF/FSO系统的物理层安全性能分析得到了长期关注。本文基于物理层安全对非完美CSI下混合RF-FSO系统进行建模与性能分析,为后续的相关研究提供理论基础。主要研究内容如下:1.在放大转发(Amplify-and-Forward,AF)和译码转发(Decode-and-Forward,DF)两种中继策略下,对非完美CSI下混合RF-FSO系统进行物理层安全性能分析。推导出混合信噪比的累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)进而求出安全中断概率(Secrecy Outage Probability,SOP)的闭式解。此外,假设信噪比无穷大,利用合理的数学方法推导出SOP的闭式解以及近似表达式,最后运用蒙特卡洛仿真对比推导结果,得出有效结论。结果表明:系统指向误差越大、不同的检测方式实现的信噪比越小、天气因素越差以及非完美程度越高均能影响系统的安全性能。2.在译码转发中继策略下,对非完美CSI下混合RF-FSO系统进行物理层安全性能分析。文章分析了具有普适性信道Málaga的分布规律,推导出该链路信噪比的概率密度函数(Probability Density Function,PDF)和CDF。为提升系统性能,提出了三种不同的天线选择策略,计算出了不同策略下的SOP闭式解以及近似表达式。通过蒙特卡洛仿真验证结果,对不同天线选择策略进行比较,结果表明:提出的天线选择策略中,OTAS策略的安全性能最佳;TASR、TASE两种策略可以通过链路信道状态信息是否可知进行选择,提出的三种天线选择策略均能改善系统的安全性能。

陈剑超[4](2019)在《新型通信技术下的协作分集网络研究》文中研究表明满足低延迟、高速率、大规模连接、高吞吐量等方面的异构需求是第五代(5thh Generation,5G)移动通信实现“万物互联”的重要标志。因此,利用新型通信技术构建具有多功能的新型异构网络是解决上述需求的突破口。其中,非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)、无人机(Unmanned Aerial Vehicles,UAV)、能量收集以及自由空间光(Free Space Optical,FSO)通信等新型通信技术已被证明能够有效提升频谱利用率、数据传输速率以及能量效率等性能指标,尤其是UAV能够对现有的通信网络进行补充,形成一种紧急任务通信系统,而FSO系统则拥有容量大、数据速率高、与RF系统互不干扰等优势。另外,与传统的正交多接入策略相比,NOMA的突破点是能够通过分配功率资源块来处理和服务共处同一资源槽(如时间/频率)的多个接收机,从而显着提升系统的频谱效率。而面对上述多种新兴技术,协作通信是能够将其与现有无线通信系统进行对接的桥梁,因此也是构建新型异构网络的必要手段之一。然而,目前为止,关于上述新型技术的协作通信系统仍然缺乏充分的考虑,如协作NOMA系统的物理层安全、城市环境下的UAV协作通信系统等。因此,本文将从协作通信的角度围绕NOMA、UAV和FSO等无线通信系统进行相关研究,主要研究内容如下:1.首先,本文研究基于放大转发(Amplify-and-Forward,AF)传输协议的静态多中继NOMA系统,并与解码转发(Decode-and-Forward,DF)模式下的NOMA系统进行对比。同时,针对AF模式提出关于NOMA系统的两阶中继选择(Two-stage Relay Selection,TSRS)算法。然后,在仿真部分提供TSRS与传统的最大最小中继选择(Max-min Relay selection,MMRS)策略的性能对比。在此基础上,提供这种静态协作NOMA系统的性能分析与渐进分析过程,并根据其结果提供该系统的分集增益。最后,分析协作NOMA系统的中继覆盖区域,以展示中继系统对通信系统的覆盖范围的改善。2.在第一种静态协作通信系统的基础上,提出一种具有空间漫游中继的动态协作NOMA通信系统,并对采用了放大转发和解码转发协议的性能进行对比。其次,通过建立瑞利衰落统计模型,有效地模拟由密集型城市障碍物导致的大量无线电信号散射的无线传播环境。从实际考虑,本文采用了一种基于随机几何的模型,并假定中继的空间拓扑结构由齐次泊松点过程(Homogeneous Poison Point Process,HPPP)建模。在此基础上,提出了在协作NOMA系统中采用HPPP建模的中继网络的有效覆盖区域,并采用TSRS和MMRS策略对系统性能进行优化。根据NOMA用户的位置,提出了计算中继有效覆盖面积的完整策略。此外,本文提供了渐近分析的过程,结果表明,在高信噪比情况下,中断概率趋于常数,该常数只与HPPP的密度和中继的有效覆盖面积有关。对于给定的中断概率,揭示了中继有效区域的最短和最长半径之间的关系。最后,本文通过蒙特卡罗仿真验证了分析结果的准确性。3.对协作NOMA系统的物理层安全进行了详细的性能分析,并同时考虑了放大转发与解码转发协议。其次,通过采用瑞利衰落对城市环境中的无线信道进行建模。具体而言,本文根据该系统模型对安全中断概率(Secrecy Outage Probability,SOP)和非零安全容量的概率(Probability of a Non-zero Secrecy Capacity,PNSC)进行了理论分析,并推导出其下限闭式解。此外,对比了该系统采用放大转发和解码转发协议的安全性能。理论结果指出,采用放大转发和解码转发策略对所推导的安全性能指标有着近似的结果。最后,本文推导了渐进分析的结果,并提供该协作NOMA中继网络的分集增益。4.针对不同的城市环境研究了具有能量收集的UAV中继系统。更明确的说,本文提供了系统的中断性能并分析了与UAV高度相关的参数。由于UAV与地面通信节点之间的信道环境过于复杂,因此利用了两种简单的近似统计模型表征空对地(Air-to-Ground,AtG)的信道统计特性。此外,在给定近似统计模型的参数下,通过使用MATLAB的数字寻根法求解出AtG信道的均值与方差。最后,通过调整UAV的高度以最小化中断概率。5.最后,设计了一种以FSO系统为突破口的新型的光能量收集装置。该光能量收集装置利用了FSO系统中副载波强度调制的直流(Direct Current,DC)分量为接收机充能。以往这种DC偏置信号通常被滤除,因而造成了能量资源的浪费。此后,研究了能量收集技术对双跳FSO-RF系统性能的影响。从实际出发,假设FSO信道同时受到大气湍流与指示误差的影响。在此基础上,本文以一种双变量Fox-H函数的形式求解了该系统的中断概率解析式。最后,展示了渐进分析的过程以及揭示了系统的分集增益。根据理论结果与仿真的对比,本文为实际场景的系统提供了有效的理论支撑,并为提高新型协作通信技术的性能提供了可靠的方法。

尚俊宇[5](2014)在《采用高级调制格式FSO系统性能分析与仿真》文中研究指明自由空间光(Free Space Optical,FSO)通信,是一种利用光波束为载体,以大气空间为通信信道,实现信息双向传输的宽带无线通信技术。FSO综合了光纤通信和无线通信的优势,具有速率高、频带宽、安全性好、部署便捷和无频率限制等特点,在解决光接入“最后一公里”瓶颈、应急通信、局域网互连等方面具有良好的应用前景,成为当今光接入领域的研究热点之一。但是FSO通信系统容易受到大气衰减、大气湍流等因素的影响,极大地限制了FSO系统的传输性能。采用高级调制格式可以提高系统性能,因此FSO系统中大气信道和高级调制格式的研究是必不可少的。本文对采用高级调制格式的FSO通信系统性能进行了深入的研究,主要工作和成果如下:(1)研究了FSO通信系统的信道特性,分析了密切影响系统性能的大气衰减、对准误差和大气湍流效应的作用机理,并对此三种效应对系统性能的影响进行了数学分析和推导。(2)分析了OOK、PPM、BPSK和QPSK调制FSO系统性能。根据大气衰减、大气湍流和对准误差效应等因素所引起光强概率密度分布进行理论分析,利用Meijer G函数推导出了其误符号率闭合表达式;(3)研究了大气湍流、对准误差和传输距离等因素对高级调制FSO通信系统性能的影响。数值计算结果表明采用高级调制格式可以使系统性能得到改善;(4)提出了一种FSO多信号混合传输方案,利用OPTISYSTEM光学仿真软件搭建了系统模型,实现了BPSK信号、QPSK信号和脉冲超宽带信号的混合传输,验证了理论分析的正确性。

王涵[6](2013)在《Gamma-Gamma大气湍流下FSO-OFDM调制系统研究》文中研究表明自由空间光通信(FSO)被认为是最后一公里问题切实可行的解决方法,它具有接入方式灵活、短距离内获得光纤传送的容量、抗干扰能力强、免向主管部门申请频率和许可证等优点。自由空间光通信容易受大气信道环境的影响:恶劣的气候环境会对激光产生衰减作用,造成光信号失真;大气湍流会引起光信号的强度起伏,影响通信系统性能;另外,采用不同的调制技术对自由空间光通信性能也有不同的影响。为了更大限度地发挥自由空间光通信的潜力,研究大气信道环境下的高速调制解调技术显得非常有必要。论文主要从以下3个方面展开研究。1.首先对自由空间光通信大气信道环境进行理论分析,研究大气衰减效应和大气湍流效应。利用米氏(Mie)理论和两种雨滴谱分布模型,计算不同降雨量下大气激光传输的衰减;根据Kim和Al-Naboulsi模型计算激光在不同能见度下的衰减;研究降雨和雾气天气对自由空间光通信系统性能的影响。基于Rytov弱湍流理论,考虑由大气湍流造成的光强闪烁对自由空间光通信系统的影响,分析不同湍流强度下自由空间光通信系统性能。2.在光通信仿真软件OptiSystem中搭建强度调制/直接检测(IM/DD)制式的FSO系统模型,对该系统进行仿真研究。通过将理论模型得出的结论与系统仿真结果进行分析对比,验证大气信道环境理论分析结论的正确性。3.提出把正交频分复用(OFDM)调制技术运用到自由空间光通信中来,通过在OFDM信号上加直流偏置,使双极性OFDM信号变为单极性信号,进而满足光通信中的IM/DD方式。提出采用更符合实际湍流情况,满足弱、中、强湍流强度的Gamma-Gamma大气湍流信道模型,推导采用OFDM调制的自由空间光通信系统在Gamma-Gamma大气湍流信道下的误码率公式,仿真分析不同湍流强度下的误码性能,并和传统的光强度调制进行对比。本文研究了Gamma-Gamma大气湍流信道下的FSO-OFDM调制系统性能,得出FSO-OFDM系统具有更好的抗湍流能力,对FSO-OFDM系统的后续研究具有一定参考价值。

尹川[7](2013)在《Radio over FSO系统的研究》文中提出本文主要研究一项新近开发的RoFSO(Radio over Free Space Optics)技术,它使得射频信号能在自由空间光通信信道中传输。我们提出了系统设计方案,对遇到的各种问题进行了详细研究。本文首先对RoFSO技术基本情况作了介绍,接着介绍系统的基本机构,并给出总体设计方案,还对RoFSO系统链路进行了分析,最后根据理论原理做仿真实验研究。在系统设计中,我们对系统各个部分进行了详细的研究,根据需要设计了一个C波段增益平坦前置光放大模块,提出了使用ASE光对准的接收耦合模块,最后基于空间光波分复用技术给出DWDM RoFSO系统总体设计。在对RoFSO链路进行分析时,研究了密切影响系统性能的衰减效应和大气湍流效应理论,并给出系统链路损耗的基本模型和冗余度分析方法。最后我们对系统进行了仿真实验。根据理论模型对大气闪烁信道所引起的接收信号强度起伏进行了仿真研究,并以载噪比(CNR)性能参数对接收到的RF信号进行仿真研究,在实验室搭建简单的RoFSO系统并进行信号传输实验。RoFSO是一项性价比高,可作为传输多种射频信号的通用平台技术,在一些特殊情况下用来直接替代光纤。RoFSO在未来的接入网络融合中势必会发挥作用,我们所做的研究对这项技术的发展有一定推进作用。

韩立强[8](2013)在《大气湍流下空间光通信的性能及补偿方法研究》文中进行了进一步梳理自由空间光通信具有频带宽、成本低、部署快速、无需频谱许可等优点,应用潜力巨大,近年来许多国家投入巨资进行研究开发。但由于光束在大气中传输时,易受到大气湍流的影响,导致传输光束的波前随机起伏,造成光斑漂移、光强起伏(闪烁)等,使传输的光束质量严重下降,造成自由空间光通信系统误码率增加、信道容量减小、甚至通信中断,严重影响通信链路的稳定性和可靠性。本文针对上述问题着重研究了大气湍流对自由空间光通信系统的影响,分析了大气湍流信道下自由空间光通信系统的性能,采用新颖的自适应光学技术减小大气湍流效应对自由空间光通信的影响,主要研究工作如下:首先,研究了大气衰减效应和大气湍流效应对光束传输的影响,着重研究了大气湍流的机理及大气折射率起伏模型,依据高斯光束在大气湍流中传播的基本理论,基于修正的Rytov方法,给出了内尺度和外尺度效应时的闪烁指数,并给出了光强起伏概率分布模型。其次,为了分析大气湍流对自由空间光通信系统性能的影响,提出了一种Meijer G函数表示的新颖闭合表达式。首先假设自由空间光通信系统采用开关键控(OOK)强度调制直接检测(IM/DD),大气湍流信道为gamma-gamma分布的,是具有加性高斯白噪声(AWGN)的、独立同分布的、无记忆平稳遍历的,且信道状态信息在发射端和接收端都可以利用的前提下,推导得出了大气湍流信道下自由空间光通信系统用Meijer G函数表示的误码率、中断概率、平均容量(遍历容量)的闭合表达式。建立了大气湍流下空间光到单模光纤耦合效率表达式。仿真分析了湍流效应对自由空间光通信系统性能的影响。为了减小大气湍流效应的影响,采用自适应光学技术对自由空间光通信系统进行补偿。根据自适应光学原理及大气湍流理论,得出了基于自适应光学补偿的自由空间光通信系统的误码率和耦合效率表达式,同时还得出了耦合效率与斯特列尔比的关系,通过仿真分析了自适应光学对自由空间光通信系统的补偿效果。常规自适应光学技术对自由空间光通信具有较好的补偿效果,但有一定的局限性:一是补偿所需的相位调制量不能够直接测量,需波前传感器检测畸变信息再进行波前重构,计算量大,严重影响了相位补偿的实时性。二是在强湍流条件下,相位畸变引起光强起伏,致使难以测量重构畸变波前。三是波前传感器一般体积庞大,价格昂贵,系统复杂。为此,提出了一种采用盲优化自适应光学来补偿自由空间光通信系统。盲优化自适应光学技术无需波前传感器检测波前畸变信息重构波前相位,而根据光电探测器信号,利用优化控制算法,对系统所要控制的性能指标直接优化,达到减小湍流效应的目的。根据构建的基于盲优化自适应光学补偿的自由空间光通信系统模型,进行了盲优化补偿数值模拟实验,结果表明盲优化自适应光学补偿技术不仅能够校正畸变相位还能校正闪烁所造成的影响,提高了系统的性能。但优化过程中如果增益系数取值太大,则系统收敛速度较快,但收敛精度较低;如果取值太小,则系统收敛精度较高,但收敛速度较慢。为此提出了一种自适应增益的随机并行梯度下降优化算法,提高了系统收敛速度和精度。

卢洪涛[9](2007)在《基于宽带接入网的自由空间光通信系统实用技术研究》文中进行了进一步梳理目前中国电信骨干网的建设已经日趋完善,而在接入层方面各种技术方案竞争非常激烈,FSO技术是一种新型宽带接入技术,与光纤线路相比,其建设周期短,成本低,是解决“最后一公里”瓶颈问题的有效途径。同时它也具有天气敏感、传输距离受限等明显缺点。论文通过对实用FSO系统的分析,较深入地阐述了FSO的组成技术和核心技术。通过对大气信道方面的研究,给出了FSO系统工作波长的选择原则。论文讨论了FSO系统光源,通过对激光器的比较分析,指出垂直腔面发射激光器在FSO系统中具有较好的应用前景。论文研究了影响大气激光传输的大气吸收、散射、湍流和热晕效应,构建了大气信道模型。论文的主要工作内容还在于首次在我国南方地区完成了针对电信网络的FSO系统传输试验,实地考察FSO系统对系统可用性的影响。通过对采集到的实验数据的分析,得到了天气条件和距离是对FSO系统性能造成影响最主要因素这一实验结论。同时根据运营商的业务的要求,对FSO产品在电信网络中的应用场合和工程实施提出了对应的措施。研究表明,FSO系统比较适合在城市短距离的连接应用,应用范围以网络应用为主,具体在最后一千米宽带接入、企业、校园内楼间分立区域网搭桥、都市光纤网分路连接、PHS,3G,UMTS无线基站间连接或后备通道、重要干线备份使用,应急工程使用和无光缆架设环境等场合应用。

吴小波[10](2007)在《浅谈无线光通信技术及应用》文中提出随着高速大容量光通信系统的不断演进,接入网的"瓶颈效应"这一问题越来越突出,无线光通信即是实现光接入网的一种新兴技术。文章详细阐述了无线光通信的基本工作原理和系统组成,并着重讨论了系统实现的关键技术和相关解决方案,接着对无线光通信的优点、缺点、应用和动向做了一个简单的介绍,并对无线光通信技术的发展趋势进行了讨论。该技术具有广阔的应用前景。

二、自由空间光(FSO)通信——宽带接入的新技术(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、自由空间光(FSO)通信——宽带接入的新技术(论文提纲范文)

(1)高速光通信系统中四维调制技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 相干光通信四维调制格式研究现状
        1.2.2 概率整形技术研究现状
        1.2.3 前向纠错编码技术研究现状
    1.3 论文的主要工作内容
    1.4 本论文的组织结构
第二章 四维调制格式的基本理论
    2.1 四维调制格式基本概念
        2.1.1 四维调制技术简介
        2.1.2 谱效率和渐进功率效率
    2.2 典型的四维调制格式
        2.2.1 DP-QPSK
        2.2.2 6Pol-QPSK
        2.2.3 基于球填充的四维调制格式
    2.3 PS-QPSK
        2.3.1 PS-QPSK调制与解调
        2.3.2 PS-QPSK调制格式性能分析
    2.4 128-SP-QAM
        2.4.1 128-SP-QAM调制
        2.4.2 128-SP-QAM调制格式性能分析
    2.5 本章小结
第三章 基于聚类算法的四维调制光传输方案
    3.1 聚类算法
        3.1.1 基于划分的聚类分析算法
        3.1.2 基于模型的聚类分析算法
    3.2 基于聚类算法的四维调制光传输方案
        3.2.1 128-SP-QAM信号接收
        3.2.2 基于K-means算法的信号接收
        3.2.3 基于GMM算法的信号接收
    3.3 基于聚类算法的四维调制光传输方案仿真与分析
        3.3.1 基于聚类算法的128-SP-QAM光传输方案仿真与分析
        3.3.2 基于聚类算法的PS-QPSK光传输方案仿真与分析
    3.4 本章小结
第四章 基于概率整形的四维编码调制方案
    4.1 概率整形
    4.2 PSKM-128-SP-QAM编码调制方案
        4.2.1 PSKM-128-SP-QAM编码调制方案原理
        4.2.2 PSKM-128-SP-QAM系统性能分析
    4.3 基于概率整形技术的四维调制纠错编码方案
        4.3.1 低密度奇偶校验码
        4.3.2 PSKM-LDPC-SP-QAM方案原理
        4.3.3 PSKM-LDPC-SP-QAM方案性能分析
    4.4 本章小结
第五章 自由空间光通信中四维调制技术研究
    5.1 自由空间光通信系统
    5.2 自由空间光通信系统中四维调制方案
        5.2.1 发送端
        5.2.2 大气信道模型
        5.2.3 接收端
    5.3 自由空间光通信系统中四维调制方案性能分析
        5.3.1 FSO中PS-QPSK调制系统性能分析
        5.3.2 FSO中KM-128-SP-QAM调制系统性能分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录:缩略语
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录

(2)宽带光接入系统中新型调制格式的收发及传输性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 宽带光接入系统
        1.2.2 新型调制格式
    1.3 主要研究工作
2 新型调制解调在宽带光接入系统中的应用特性
    2.1 宽带光接入系统技术研究
        2.1.1 光纤接入技术
        2.1.2 自由空间光接入技术
        2.1.3 光纤承载射频接入技术
    2.2 新型调制解调技术
        2.2.1 双二进制调制与解调
        2.2.2 脉冲幅度调制与解调
        2.2.3 正交幅度调制与解调
        2.2.4 正交频分复用调制与解调
    2.3 小结
3 双二进制接入系统的收发及传输性能研究
    3.1 双二进制光纤接入系统性能研究
    3.2 DP-DB光纤融合FSO接入系统性能研究
    3.3 不同光放大方案的DP-DB FSO接入系统性能研究
    3.4 小结
4 PAM及OFDM接入系统的收发及传输性能研究
    4.1 PAM信号及OFDM信号概述
    4.2 8PAM光纤接入系统性能研究
    4.3 32QAM-OFDM-PON接入系统性能研究
    4.4 小结
5 总结与展望
    5.1 论文工作总结
    5.2 展望
参考文献
附录 缩写词表
攻读学位期间发表论文及研究成果清单
    攻读学位发表学术论文
    攻读学位期间科研项目
    攻读学位期间获奖情况
    攻读学位期间申请发明专利情况
    其他
致谢

(3)非完美CSI下混合RF-FSO系统物理层安全理论研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 研究相关理论及技术
        1.2.1 无线系统性能分析
        1.2.2 非完美信道状态信息
        1.2.3 多天线技术
        1.2.4 协作通信技术
    1.3 论文工作以及结构安排
        1.3.1 论文的主要工作和创新点
        1.3.2 论文的结构安排
第2章 理论基础与研究现状
    2.1 物理层安全理论基础
        2.1.1 物理层安全的概述
        2.1.2 物理层安全的性能指标
    2.2 相关信道介绍
        2.2.1 无线信道
        2.2.2 自由空间光信道
    2.3 国内外研究现状
        2.3.1 混合RF-FSO系统的一般性能分析
        2.3.2 混合RF-FSO系统的PLS性能研究
    2.4 现有工作的不足及主要研究内容
    2.5 本章小结
第3章 非完美CSI下混合RF-FSO系统安全性能分析
    3.1 引言
    3.2 系统模型
    3.3 AF策略下PLS性能分析
        3.3.1 AF策略下混合信噪比分布规律
        3.3.2 AF策略下SOP分析
    3.4 DF策略下PLS性能分析
        3.4.1 DF策略下混合信噪比分布规律
        3.4.2 DF策略下SOP分析
    3.5 仿真验证与性能分析
    3.6 本章小结
第4章 不同TAS下混合RF-FSO系统安全性能分析
    4.1 引言
    4.2 系统模型
    4.3 非完美CSI下Málaga链路分布规律分析
    4.4 TASR策略下PLS性能分析
        4.4.1 TASR策略下RF的分布规律
        4.4.2 TASR策略下SOP分析
    4.5 TASE策略下PLS性能分析
        4.5.1 TASE策略下RF的分布规律
        4.5.2 TASE策略下SOP分析
    4.6 OTAS策略下PLS性能分析
    4.7 仿真验证与性能分析
    4.8 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 未来工作展望
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

(4)新型通信技术下的协作分集网络研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 协作NOMA技术的研究现状
        1.2.2 UAV协作通信技术的研究现状
        1.2.3 FSO协作通信技术的研究现状
    1.3 研究内容、创新点以及论文结构
        1.3.1 研究内容与创新点
        1.3.2 论文结构
    1.4 本章小结
第二章 关键技术及其工作原理
    2.1 基于功率域的NOMA技术
        2.1.1 基于叠加编码的非正交传输
        2.1.2 SIC接收机的解调原理
        2.1.3 空间随机点的建模工具
    2.2 协作通信技术
        2.2.1 协作分集技术
        2.2.2 协作通信的转发模式
        2.2.3 中继选择策略
    2.3 物理层安全
        2.3.1 安全容量
        2.3.2 遍历安全容量
        2.3.3 安全中断概率
        2.3.4 非零安全容量的概率
    2.4 能量收集技术
    2.5 UAV通信技术
    2.6 FSO通信技术
    2.7 本章小结
第三章 静态的协作NOMA系统
    3.1 引言
    3.2 基于AF的 NOMA中继系统
        3.2.1 系统的输入输出
        3.2.2 静态NOMA系统的中继选择策略
    3.3 静态协作NOMA系统的性能指标
        3.3.1 中断性能分析
        3.3.2 渐进分析
        3.3.3 覆盖区域分析
    3.4 数值分析与系统仿真
    3.5 本章小结
第四章 基于HPPP的动态协作NOMA系统
    4.1 引言
    4.2 系统与信道模型
        4.2.1 AF协作NOMA系统
        4.2.2 DF协作NOMA系统
        4.2.3 动态NOMA系统的中继选择策略
    4.3 动态协作NOMA系统的性能指标
        4.3.1 中继的有效覆盖区域
        4.3.2 基于AF策略的中断概率
        4.3.3 基于DF策略的中断概率
        4.3.4 渐进分析
    4.4 数值分析与系统仿真
    4.5 本章小结
第五章 协作NOMA系统的物理层安全
    5.1 引言
    5.2 系统与信道模型
        5.2.1 AF协作NOMA安全系统
        5.2.2 DF协作NOMA安全系统
    5.3 AF协作NOMA系统的物理层安全性能
        5.3.1 SOP分析
        5.3.2 PNSC分析
        5.3.3 SOP渐进分析
    5.4 DF协作NOMA系统的物理层安全性能
        5.4.1 SOP分析
        5.4.2 PNSC分析
        5.4.3 SOP渐进分析
    5.5 数值分析与系统仿真
    5.6 本章小节
第六章 具有能量收集的UVA协作通信系统
    6.1 引言
    6.2 系统与信道模型
        6.2.1 GBS-UAV链路
        6.2.2 UAV-GD链路
    6.3 性能分析
        6.3.1 中断概率分析
        6.3.2 高度相关的参数分析
    6.4 数值分析与系统仿真
    6.5 本章小节
第七章 具有能量收集的双跳FSO-RF系统
    7.1 引言
    7.2 系统模型与信道模型
        7.2.1 第一跳FSO传输模型
        7.2.2 中继处的能量收集方案
        7.2.3 第二跳RF传输模型
    7.3 中断性能分析
        7.3.1 精确中断概率分析
        7.3.2 渐进分析
    7.4 数值分析与系统仿真
    7.5 本章小节
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢

(5)采用高级调制格式FSO系统性能分析与仿真(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 FSO技术简介
        1.2.1 FSO技术的发展历程
        1.2.2 FSO技术的特点概述
        1.2.3 FSO技术的应用领域
    1.3 国内外研究现状与发展趋势
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
        1.3.3 发展趋势
    1.4 主要内容和各章节安排
第二章 FSO系统信道作用机理与建模
    2.1 FSO通信系统信道概况
    2.2 大气衰减效应
    2.3 大气湍流效应
        2.3.1 大气湍流的物理意义
        2.3.2 常见的大气湍流数学模型
    2.4 对准误差效应
        2.4.1 对准误差的物理意义
        2.4.2 常见的对准误差数学模型
    2.5 大气信道的建模
    2.6 本章小结
第三章 FSO系统中不同调制格式及性能分析
    3.1 几种常见的调制格式
        3.1.1 OOK调制方式
        3.1.2 PPM调制方式
        3.1.3 BPSK调制方式
        3.1.4 QPSK调制方式
    3.2 不同调制格式的比较
        3.2.1 发射端的平均发射功率
        3.2.2 发射端的平均带宽利用率
        3.2.3 信道容量
    3.3 不同调制格式性能分析
        3.3.1 OOK信号性能分析
        3.3.2 PPM信号性能分析
        3.3.3 BPSK信号性能分析
        3.3.4 QPSK信号性能分析
    3.4 计算结果与分析
        3.4.1 大气湍流对系统性能影响
        3.4.2 对准误差对系统性能影响
        3.4.3 传输距离对系统性能影响
        3.4.4 QPSK相干解调相位噪声补偿对系统性能影响
    3.5 分集接收技术
        3.5.1 分集接收的原理
        3.5.2 最大比合并
        3.5.3 等增益合并
        3.5.4 选择合并
        3.5.5 计算结果和分析
    3.6 本章小结
第四章 FSO系统多信号混合传输方案
    4.1 FSO传输系统
    4.2 FSO混合传输系统的设计
        4.2.1 FSO混合传输
        4.2.2 FSO混合传输系统信号产生
        4.2.3 FSO混合传输系统信号接收
    4.3 仿真系统的搭建
    4.4 仿真结果与分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文的主要工作
    5.2 未来展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录

(6)Gamma-Gamma大气湍流下FSO-OFDM调制系统研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 自由空间光通信系统组成及关键技术
    1.3 自由空间光通信关键技术国内外研究概况
    1.4 本文的主要工作及结构安排
2 自由空间光通信信道的理论分析
    2.1 激光在大气中的衰减效应
    2.2 激光在大气中的湍流效应
    2.3 本章小结
3 大气信道下自由空间光通信性能分析及建模仿真
    3.1 大气衰减对自由空间光通信系统性能的影响
    3.2 大气湍流对自由空间光通信系统性能的影响
    3.3 IM/DD制式的FSO系统建模与仿真分析
    3.4 本章小结
4 自由空间光通信OFDM技术研究
    4.1 OFDM的基本原理
    4.2 FSO-OFDM传输系统
    4.3 Gamma-Gamma大气湍流信道模型
    4.4 FSO-OFDM调制误码率分析
    4.5 数值仿真分析
    4.6 本章小结
5 总结与展望
参考文献
硕士期间发表的论文
致谢

(7)Radio over FSO系统的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 RoFSO 技术简介
        1.2.1 RoFSO 技术发展过程
        1.2.2 RoFSO 技术的特点
        1.2.3 RoFSO 技术应用领域
    1.3 国内外研究现状与发展趋势
        1.3.1 国内研究情况
        1.3.2 国外研究情况
        1.3.3 研究发展趋势
    1.4 本文主要内容及安排
第二章 RoFSO 系统方案设计
    2.1 RoFSO 系统结构
    2.2 RoFSO 各模块研究与设计
        2.2.1 光纤放大器模块研究与设计
        2.2.2 光学天线与光准直技术
        2.2.3 空间光直接耦合技术
    2.3 基于光波分复用的 RoFSO 系统总体设计
        2.3.1 自由空间光波分复用技术
        2.3.2 DWDM RoFSO 系统
    2.4 本章小结
第三章 RoFSO 系统链路分析研究
    3.1 RoFSOL 衰减效应
        3.1.1 几何衰减
        3.1.2 大气衰减效应
    3.2 RoFSOL 大气湍流效应
        3.2.1 大气湍流效应简介
        3.2.2 大气闪烁信道模型理论
    3.3 RoFSOL 冗余度分析
        3.3.1 传统 FSOL 冗余度分析
        3.3.2 RoFSOL 冗余度分析
    3.4 本章小结
第四章 RoFSO 系统仿真与实验
    4.1 大气闪烁仿真研究
    4.2 RoFSO 系统仿真研究
    4.3 RoFSO 系统实验
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献

(8)大气湍流下空间光通信的性能及补偿方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 自由空间光通信发展概况
        1.2.2 大气湍流影响抑制技术研究进展
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 大气随机信道
    2.1 引言
    2.2 大气衰减效应
        2.2.1 大气吸收
        2.2.2 大气散射
    2.3 大气湍流效应
        2.3.1 湍流形成
        2.3.2 大气折射率起伏模型
    2.4 光束在大气湍流中的传播
        2.4.1 大气湍流中光传输的基础理论
        2.4.2 光强起伏
    2.5 本章小结
第3章 大气湍流下自由空间光通信系统性能分析
    3.1 引言
    3.2 系统和大气湍流信道模型
        3.2.1 系统模型
        3.2.2 大气湍流信道模型
    3.3 平均误码率
    3.4 中断概率
    3.5 平均容量
    3.6 耦合效率
    3.7 本章小结
第4章 基于自适应光学补偿的自由空间光通信系统
    4.1 引言
    4.2 自适应光学系统组成及原理
        4.2.1 波前传感器
        4.2.2 波前控制器
        4.2.3 波前校正器
    4.3 自适应光学分析方法
        4.3.1 区域分析法
        4.3.2 模式分析法
        4.3.3 实时分析法
        4.3.4 评价指标
    4.4 自适应光学补偿下空间光通信系统的误码率
    4.5 自适应光学补偿下空间光通信系统的耦合效率及斯特列尔比
    4.6 本章小结
第5章 基于盲优化自适应光学补偿的自由空间光通信系统
    5.1 引言
    5.2 自由空间光通信系统的结构
        5.2.1 基于光电探测器直接耦合的自由空间光通信系统
        5.2.2 基于光纤耦合的自由空间光通信系统
    5.3 盲优化自适应光学补偿下自由空间光通信系统
        5.3.1 盲优化自适应光学系统结构
        5.3.2 盲优化自适应光学原理
        5.3.3 随机并行梯度下降算法
    5.4 盲优化自适应光学数值模拟
        5.4.1 数值模拟实验模型及步骤
        5.4.2 畸变波前的生成
        5.4.3 性能目标函数
        5.4.4 变形镜
        5.4.5 随机并行梯度下降算法的实现
        5.4.6 实验结果
        5.4.7 自适应增益随机并行梯度下降优化算法
    5.5 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历

(9)基于宽带接入网的自由空间光通信系统实用技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
    1.1 接入网及其特点
    1.2 宽带接入网
    1.3 自由空间光通信—一种新型的光接入技术
    1.4 本文的研究内容
第二章 自由空间光通信系统组成技术
    2.1 系统组成
    2.2 多发射器在FSO系统中的应用
    2.3 散光法和自动跟踪系统在系统中的应用
    2.4 拓扑结构
    2.5 本章小结
第三章 自由空间光通信关键技术的研究
    3.1 工作波长选择
    3.2 半导体激光器
    3.4 调制方式
    3.5 自适应光学(AO Adaptive Optics)
    3.6 本章小结
第四章 大气信道的特性以及对FSO系统的影响
    4.1 大气的特点
    4.2 大气对激光束的影响
    4.3 大气信道模型
    4.4 气候条件对FSO系统的形响
    4.5 本章小结
第五章 FSO传输试验及结果分析
    5.1 试验方案
    5.2 测试数据分析
    5.3 电信网业务要求
    5.4 电信网FSO系统实用分析
    5.5 本章小结
结束语
参考文献
致谢
附录

四、自由空间光(FSO)通信——宽带接入的新技术(论文参考文献)

  • [1]高速光通信系统中四维调制技术研究[D]. 翟惠敏. 北京邮电大学, 2021(01)
  • [2]宽带光接入系统中新型调制格式的收发及传输性能研究[D]. 龙颖. 重庆三峡学院, 2020(01)
  • [3]非完美CSI下混合RF-FSO系统物理层安全理论研究[D]. 罗浩伦. 重庆邮电大学, 2019(01)
  • [4]新型通信技术下的协作分集网络研究[D]. 陈剑超. 广东工业大学, 2019(02)
  • [5]采用高级调制格式FSO系统性能分析与仿真[D]. 尚俊宇. 北京邮电大学, 2014(04)
  • [6]Gamma-Gamma大气湍流下FSO-OFDM调制系统研究[D]. 王涵. 海南大学, 2013(02)
  • [7]Radio over FSO系统的研究[D]. 尹川. 西安电子科技大学, 2013(S2)
  • [8]大气湍流下空间光通信的性能及补偿方法研究[D]. 韩立强. 哈尔滨工业大学, 2013(03)
  • [9]基于宽带接入网的自由空间光通信系统实用技术研究[D]. 卢洪涛. 暨南大学, 2007(03)
  • [10]浅谈无线光通信技术及应用[A]. 吴小波. 2007中国科协年会——通信与信息发展高层论坛论文集, 2007

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自由空间光 (FSO) 通信——宽带接入新技术
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