脉冲展宽对深空激光通信的影响与补偿研究

深空激光通信系统下行链路的脉冲位置调制PPM（Pulse Position Modulation）信号在经过大气信道传输和单光子探测器接收时,将出现脉冲展宽效应,引起通信系统性能下降。分析了大气信道中的淡积云云层散射、大气湍流与气溶胶散射和单光子探测器的抖动特性所引起的脉冲展宽效应。在此基础上,仿真分析了淡积云云层物理厚度对不同PPM调制阶数下通信速率的影响,并研究了单光子探测器引起的脉冲展宽产生的抖动损失。为补偿脉冲展宽的影响,提出了一种基于时隙似然比解调的补偿方法,通过仿真验证了该方法能够有效降低深空PPM激光通信链路中脉冲展宽对通信误码率的影响。该研究对分析和提升深空PPM激光通信系统的链路性能具有一定的参考意义。     

太阳闪烁下的深空信道中LDPC-MPSK系统性能分析

针对深空通信中传输数据量大、接收信号信噪比低的问题,分析太阳闪烁对深空通信信道的影响,将存在太阳闪烁的深空通信信道近似为莱斯信道,进而提出在该通信环境下采用LDPC编码与MPSK调制相结合的数据传输通信方案,研究太阳闪烁强度、调制进制数、LDPC码长码率对系统性能的影响。仿真结果表明,LDPC编码与MPSK调制相结合的数据传输通信方案在深空信道下具有良好的性能,可有效地抵御太阳闪烁引起的通信性能下降,当使用码率为1/2、码长为1024的非规则LDPC编码时,在误码率为10–5的条件下,QPSK的传输速率为BPSK两倍,其所需的信噪比仅比BPSK高0.2d B。     

星地激光通信链路中的极化码性能研究

在星地激光通信链路中，激光在大气信道中传输时容易受湍流作用，导致信号功率衰落。考虑到极化码在短码下的优良性能和较低的实现复杂度，将其应用于星地激光通信系统中来对抗大气湍流引起的信号衰落。基于对湍流信道的分析，搭建了星地激光通信系统仿真平台，并在其中引入了极化码。实验结果表明在中等湍流和强湍流下，极化码分别降低了13%和25%的通信中断概率，极大地改善了星地激光通信系统的性能。     

深空通信中的一种级联编码调制及其迭代接收

在深空通信中,由于通信距离大幅增加,通信信号的自由空间传播损耗很大,提高系统的功率利用效率是深空通信系统设计需要考虑的重要问题之一。提出了基于LDPC码和FQPSK调制的级联编码调制体制,首先提出该编码调制体制的系统模型,通过修改相应的算法给出适合FQPSK的迭代解调解码算法,通过计算机仿真分析了该体制的误码率性能。研究结果表明：该体制利用FQPSK的恒包络特性克服信道非线性问题并使功放工作在饱和区,利用LDPC码实现低信噪比通信,同时在接收端通过迭代解调解码获得增益,从而能够缓解深空通信中由于传输距离过远而带来的极低信噪比通信问题。     

探空火箭通信系统最优信噪比切换阈值的设计

结合Nakagami衰落信道模型,分析了探空火箭飞行过程中经历的瑞利信道和莱斯信道的特性,以BPSK、QPSK、16QAM、64QAM 4种调制方式结合的可变调制传输系统为例,提出了可根据地面数据接收站天线的不同仰角,计算最优信噪比切换阈值的方法。最优信噪比切换阈值在满足误码率指标的前提下,使系统的数据吞吐量最大。进一步比较了采用最优信噪比阈值与采用BPSK固定调制方式、恒定误码率信噪比阈值的吞吐量差异,结果表明,采用最优信噪比阈值法得到的数据平均吞吐量分别是另外2种方法的3.89倍和1.043倍。其结果为可变调制技术在探空火箭工程中的应用提供参考依据。     

地域通信网中QPSK信号的抗干扰能力研究

System View是由美国ELANIX公司推出的、基于Windows环境下的可视化软件工具,主要用于信号级的系统仿真,是电路与通信系统设计、仿真时强有力的动态系统分析工具.利用System View动态分析仿真平台搭建了地域通信网的QPSK通信系统模型,并通过仿真给出高斯、单音、噪声调频、BPSK和QPSK五种干扰信号在该系统中的干扰效果和误码率.通过用System View对QPSK系统的仿真,可以看出单音和噪声调频是对QPSK通信系统最有效的干扰样式.     

一种多调制方式空空通信机的设计与实现

空空通信机安装在两个航天器上，建立双向通信链路，以完成两器之间的信息交换。文章首先简单阐述了空空通信机的工作原理和幅度不平衡度、相位指标要求等。然后，针对需要实现正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）调制和二相相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK）调制兼容的需求，进行了QPSK调制电路实现BPSK调制的理论推导；依据理论推导，分别提出QPSK调制原理、BPSK调制原理和调制实现框图。为保证相位变化的连续性，对调制数据采用格雷编码，并给出编码后QPSK调制和BPSK调制的设计星座图。最后，由现场可编程门阵列（Field programmable Gate Array，FPGA）实现两路调制数据编码，微带电路实现90°移相器及功率合成器；采用直接射频调制的方案实现产品。对实现的产品幅度不平衡度、相位不平衡度指标进行测试，测试结果表明，该设计可以满足空空通信机实际应用需求。该产品已成功应用于某卫星型号，设计方法对后续其他型号的空空通信机或发射机的设计有一定参考价值。     

MATLAB在信号调制与解调的仿真实验中的应用

通信系统就是完成信息传递所需的所有设备的总和.通信的目的是传输信息.因而如何准确地传输信息是通信的一个重要目标.其中调制解调技术为通信质量的提高和通信技术的高速发展提供了良好的技术支持,并被广泛应用.因此,论文将对调制解调的原理和性能进行研究和分析.利用MATLAB软件.采取编写仿真脚本程序和建立仿真模型两种仿真方式.对模拟调制解调进行了仿真,得到了仿真结果波形图.在此基础上,利用MATLAB的GUIDE工具箱开发了应用于教学的"信号的调制解调虚拟实验系统".     

大气闪烁对空间PPM光通信系统性能影响的研究

文章论述了空间PPM光通信系统的组成,仿真建立一个简单的PPM通信系统模型;根据Andrews关于大气闪烁的理论分析结果,仿真建立了大气闪烁模型;在上述模型建立的基础上,完成大气闪烁对PPM光通信系统调制解调性能影响的仿真,给出了相应的仿真曲线并完成了结果论证工作。     

LDPC码在深空通信中的应用技术研究

在DVB-S2标准提出的LDPC码校验矩阵的构造方法以及编码算法的基础上,对LDPC码编码复杂度以及译码性能进行了分析和仿真验证;在AGWN信道下,采用BPSK调制方式对DVB-S2标准码长为16200、码率为0.5的LDPC码进行了计算机仿真。仿真结果表明,LD-PC码纠正突发错误和随机错误的能力均很强,具有很高的纠错比特数,适合应用在深空通信的恶劣环境中;并初步论述了深空通信的信道特点,通过和Turbo码比较,分析了LDPC码作为深空通信系统信道编译码方案的可行性。     

水下激光通信中偏振技术研究

由于水下激光通信系统中,信号受信道水体的吸收、反射和散射影响较大,因此对系统接收端信号的码判决能力和信号能量大小提出了很苛刻的要求。这些因素对系统的通信质量和通信距离都有较大的影响。利用偏振光的水下偏振特性和水下传输特性,从理论上分析如何使水下数字光通信系统的误码率得到降低。并且在试验中应用偏振光作通信载波,证明了利用偏振光作通信载波可以降低系统的误码率。从而找到了提高水下激光通信系统通信质量的方法。     

空间激光通信系统中的信道纠错编码技术

由于空间激光通信系统的信道状态和链路捕获跟踪的不确定性,多种形式的信道纠错编码技术正被广泛发展研究。结合空间激光通信链路中误码性能的主要影响因素,分别选择合适的编码方案进行分析。通过仿真实验可知,对于在大气结构参数为1.5×10~(-14) m~(-2/3)、风速为20 m/s的空地激光链路的环境下,在系统数据速率为2 Gbit/s、要求误码率为10~(-6)时,LDPC码结合交织码相对未编码系统有3 dB的等效编码增益,LT码相对未编码系统有3.8 dB的等效编码增益。提供了一种能快速生成、扩展和校验的编码和交织实现方法,以抵抗大气湍流的快速变化对系统性能产生的影响。     

基于PSK调制的数字通信信号仿真分析技术

基于PSK调制的数字通信系统在无线通信工程实践中有着广泛的应用，由于受到各种条件的限制，从实际工程系统接收到的PSK数字通信信号在教学科研中不易获得，而PSK调制仿真数据则可以自己产生。在掌握通信原理和仿真技术的基础上利用Matlab实现对BPSK、DPSK、QPSK、DQPSK、8PSK、π/4-DQPSK、OQPSK等数字通信信号源的模拟仿真，可对调制体制、工作频率、传输码率、采样频率、信道特征等参数进行灵活设置，并按要求生成规定格式的DAT数据文件，可作为调制方式识别软件的训练和测试样本。结合模方谱、平方谱、四次方谱、八次方谱等谱线参数特征，同时结合星座图和眼图进行基于PSK调制的数字通信信号的调制体制判别和验证。     

利用组合码进行纠错的检错重传方案

将一个码字重复J次得到的一个新码字是原码字的组合码。只要信道(假定为二进制对称信道)的比特差错率小于0.5,组合码的抗干扰能力就大于原码,且该能力随着J值的增大而增大。在检错重传通信系统中,利用多次重传得到的多个有错码字,按某种规则对它们进行组合译码可望译得正确码字。从而可提高信息利用率,减少重传次数。本方案对于某些信道特性不稳定的遥测遥控或其它通信系统具特殊意义。本文推导组合码的实用译码算法及译码失误率的估算公式,具体给出了使译码失误率小于给定值、利用组合码进行纠错的检错重传方案的算法框图。     

基于参数估计的BPSK/PM遥测异常信号识别方法研究

为了对卫星地面测试和在轨运行期间可能发生导致遥测信号异常的偶发故障进行排查,快速精确地定位问题,文章进行了异常遥测信号识别方法研究。针对二进制相移键控/相位调制(BPSK/PM)遥测信号,通过分析信号的特征,总结了遥测接收过程中异常信号可能发生的三种情况及其原因,提出一种基于参数估计的异常遥测信号识别方法,并进行了仿真验证。该方法的应用可以宏观区分遥测调制信号异常与数据异常,并作为异常信号存储和再处理的基础,从而为故障判定提供数据支撑。     

单频干扰在直扩系统中的误码性能分析

针对每个码元符号内有整数个扩频码周期序列的BPSK直扩系统，以时域分析为基础，详细推导了单频干扰在直扩系统中的误码率，讨论了单频干扰的误码性能，并在MATLAB环境下进行了仿真，得到了一些有用的结论。     

多频连续波干扰环境中频带重叠DS-SFH系统相干BPSK调制误码率分析

提出采用频带重叠方式减少多频连续波干扰对DS-SFH系统链路误码率的影响。分析多频连续波干扰环 境中相干BPSK调制方式频带重叠DS-SFH系统的链路误码率。     

基于星座图恢复的PSK信号调制方式盲识别

针对非协作通信条件下PSK信号识别问题,提出了一种基于星座图恢复的MPSK/MDPSK信号调制方式盲识别系统.该系统不需要信号任何先验信息,星座图恢复所需的参数如载波频率、符号速率、位定时信息均从接收序列中估计得到,同时,在系统中采用相位差分的方法以消除由载波估计偏差引起的星座图扩散.提出并定义信号隶属度函数,该函数利用星座图盲聚类得到的聚类中心的数目计算隶属度来实现MPSK和MDPSK信号调制方式识别.仿真表明,在AWGN信道条件下,当SNR＞11dB时,对所有信号的识别率大于90%,对于BPSK、4PSK信号在SNR＞6dB时识别率达到100%,证明了该算法的有效性.     

基于单光子探测器恢复时间的误码率分析

在深空激光通信中,为满足通信距离远、传输速率高的要求,常采用脉冲位置调制（Pulse Position Modula-tion, PPM）与单光子探测器（Single-Photon Detector, SPD）相结合的探测体制。本文从单光子探测器的恢复时间特性出发,推导了探测器单元探测概率和虚警概率模型,建立了基于信号或硬判决和最大计数硬判决的多元单光子探测器阵列误码率模型。仿真分析结果表明：在16-PPM调制和RS（15,8）编码（Reed-Solomon Codes,里德-所罗门编码）体制下,为实现1.22 Gbps的通信速率、误码率优于10^-7,当探测器单元数为4时,探测器恢复时间应≤3.2 ns;当探测器单元数为25时,探测器恢复时间应≤10 ns。     

激光靶斑阵列数据遥测系统传输特性分析

介绍了一种用于激光靶场试验中测量激光靶斑阵列数据的ＷＹＫ２１遥测系统，对该系统的传输特性，包括数据传输误码率，遥测接收灵敏度和系统功率传输裕量进行了分析研究。