<meter id="pryje"><nav id="pryje"><delect id="pryje"></delect></nav></meter>
          <label id="pryje"></label>

          新聞中心

          EEPW首頁 > 手機與無線通信 > 設(shè)計應(yīng)用 > 通信系統(tǒng)的異步傳輸

          通信系統(tǒng)的異步傳輸

          作者:劉睿(廣州巨米智能設(shè)備有限公司,廣州 510445) 時間:2023-01-24 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏
          編者按:自由空間光學(FSO)通信旨在通過沿不同路徑發(fā)送和接收多個信號副本來對抗大氣衰減和湍流,因此它依賴于傳輸冗余?;诖耍岢隽艘环N協(xié)同單群優(yōu)化系統(tǒng)的異步傳輸方案。與傳統(tǒng)的同步傳輸?shù)膮f(xié)同群通信系統(tǒng)不同,該系統(tǒng)中的源節(jié)點可以向目標節(jié)點發(fā)送不同的數(shù)據(jù)。為了恢復不同鏈路的數(shù)據(jù),提出了一種平方信號組合方法,并在目的地接收端處實現(xiàn)。因此,與同步傳輸相比,異步傳輸不僅給協(xié)同單群通信系統(tǒng)帶來了分集增益,而且提高了信道利用率,從而提高了有效數(shù)據(jù)速率。結(jié)果表明,異步傳輸?shù)谋忍卣`碼率(BER)低于直接傳輸和同步傳輸。


          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202301/442793.htm

          0   引言

          通信(FSO)通信是一種以激光為載體[1],通過大氣信道傳輸數(shù)據(jù)的無線通信技術(shù)。與射頻(RF) 和光纖通信技術(shù)相比,F(xiàn)SO 通信以其寬頻譜、易于部署和高安全性等優(yōu)點而脫穎而出[2]。因此,F(xiàn)SO 通信對于光纖無法接入的高速和電磁敏感場景具有巨大的研究意義。然而,在空間中傳播的光信號很容易受到大氣衰減和湍流效應(yīng)的影響。多輸入多輸出(MIMO)是一種利用空間分集來減輕大氣條件對光傳輸影響的有效技術(shù)。然而FSO、MIMO 通常需要復雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),而由于大氣條件相似,不同的光鏈路之間存在信道相關(guān)性。作為多節(jié)點場景下MIMO 的一種特殊范式,協(xié)作通信使用中繼節(jié)點來補償源節(jié)點和目的節(jié)點之間的鏈路傳輸質(zhì)量[3]?;诖耍瑸榱藴p少協(xié)同系統(tǒng)中大量鏈路冗余,提出了一種協(xié)同系統(tǒng)的方案。與以往工作中的同步傳輸不同,該方案使源節(jié)點能夠在直接鏈路和中繼鏈路上傳輸不同的數(shù)據(jù)。為了從攜帶不同數(shù)據(jù)的鏈路中獲得分集增益,提出了一種平方信號組合方法,對從不同鏈路接收到的信號進行組合。通過聯(lián)合決定平方操作前后的信號,來恢復每個鏈路上的數(shù)據(jù)。

          1   系統(tǒng)模型

          1.1 協(xié)同F(xiàn)SO系統(tǒng)的同步傳輸

          1675325489310992.png

          在傳統(tǒng)的系統(tǒng)模型中,在每個鏈路上傳輸?shù)墓庑盘柋3植蛔?。因此將這種傳統(tǒng)的系統(tǒng)模型作為同步傳輸。圖1 將同步傳輸系統(tǒng)中電組合后的接收信號表示為,

          1675325548356464.png

          1 .2 協(xié)同群

          1675325634143142.png

          1675325706373715.png

          1675325777139034.png

          1.3 系統(tǒng)的實現(xiàn)

          1675325881564319.png

          1674808052286886.png

          圖2 異步傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

          1675325966995199.png

          注:APD 為二極管;LPF 為低通濾波器;DR 為日期恢復;PG 為脈沖發(fā)生器;MZM為馬赫- 曾德調(diào)制器,Laster為重復上述步驟。

          3)接收結(jié)構(gòu)

          1675326039853156.png1674808185456201.png

          圖4 接收機結(jié)構(gòu)

          注:BerAI為比特誤碼率;DR為日期恢復;Decision為決策;LMSF為濾波器;Squarer為平方器;LPF為低通濾波器;Bias 為偏置電流;APD 為二極管。

          結(jié)合從L0L1通過Adder 的信號,還可以得到信號Yac2為:

          1674864741335884.png

          式中Y0Y1為雙極結(jié)構(gòu),N0N1表示不同頻率的高斯白噪聲。

          Yac2的一個副本被直接發(fā)送到?jīng)Q策中進行接下來的位恢復,而另一個副本通過Squarer 生成如下信號Z

          1674864834364366.png

          經(jīng)過LMS 濾波器(LMSF) 后, 可以得到信號Yac1

          1674864894108375.png

          當考慮均值為零時,AWGN 方差為零,從L0L1接收到的信號遵循高斯分布,其中i=0,1。

          4)系統(tǒng)復雜性分析

          可以分別從硬件和算法兩方面對異步傳輸系統(tǒng)進行復雜度分析。

          硬件復雜性:必須為發(fā)射機上的每個光鏈路配備1個單獨的MZM,以實現(xiàn)在這些鏈路上的不同數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸。在實際應(yīng)用中,對于傳輸不同數(shù)據(jù)的光鏈路,需要要求額外的MZM,這是不可避免的成本。此外,還需要一些基帶電氣設(shè)備來實現(xiàn)接收機上的偏置、平方操作器和LMS 濾波器。

          算法復雜度:符號決策仍然在兩個振幅之間進行,決策過程不需要任何額外的步驟。因此,符號決策的算法復雜度并沒有增加。

          2   參數(shù)設(shè)置

          對異步協(xié)同傳輸(ACT)系統(tǒng)與直接傳輸(DT)系統(tǒng)以及同步協(xié)同傳輸(SCT)的不同解決方案進行了全面的誤碼率分析。本文設(shè)置了兩個不同距離和衰減的鏈路,直接鏈路L0(2 km,5 dB/km)和繼電器鏈路L1(4 km,5 dB/km),包括繼電器前后2 km 的兩個子鏈路。每個鏈路以10 Gbit/s 的速率傳輸數(shù)據(jù)。大氣衰減范圍為(1 ~ 9.5)dB/km,對應(yīng)的能見度為6 km(輕霧/ 小雨)至1 km(輕霧/ 大雨)。將整個系統(tǒng)的附加噪聲設(shè)置為每個APD 的熱噪聲和背景光噪聲。主要參數(shù)的設(shè)置見表1。

          表1 主要參數(shù)設(shè)置

          1675653623596520.png

          3   結(jié)果分析

          圖5 顯示了隨著傳輸功率Pt1674865457275425.png=0.5×10-15m-2/3增加而增加的誤碼率性能。當采用DT時,L1的誤碼率優(yōu)于L0。通過使用ACT,L0的誤碼率降低,而L1的誤碼率增加。當DT和ACT中兩個鏈路的BERs平均時,可以發(fā)現(xiàn)平均(ACT)的誤碼率低于平均(DT),這是由于信號組合后信噪比的增加所致。

          image.png

          圖5 ACT與DT對比

          本文將低速率同步協(xié)同傳輸(LRSCT)、高速率同步協(xié)同傳輸(HRSCT)和高階同步協(xié)同傳輸(HOSCT)作為不同的SCT 解決方案,并在圖6 中進行比較。在數(shù)據(jù)速率方面,LRSCT 為10 Gbit/s,ACT、DT、HRSCT和HOSCT 為20 Gbit/s。雖然HRSCT 和HOSCT 具有相同的數(shù)據(jù)速率,但前者具有較高的符號速率,后者具有較高的調(diào)制水平。對于1674865551844336.png=0.5×10-15m-2/3,隨著傳輸功率的增加,LRSCT 的誤碼率最低,HOSCT 的誤碼率最高。ACT 的誤碼率性能優(yōu)于DT 和HOSCT。雖然LRSCT 和HRSCT 的誤碼率都低于ACT,但LRSCT 的比特率更低,而HRSCT 需要更大的頻譜帶寬。在圖7 中,當傳輸功率固定在20dBm 時,可以通過設(shè)置不同的1674865582765747.png,進一步給出隨湍流強度變化的誤碼率結(jié)果。結(jié)果表明,所提出的ACT 方案在對抗介質(zhì)到強渦輪機方面優(yōu)于DT和HOSCT。由于較低的數(shù)據(jù)速率和較大的頻譜帶寬,LRSCT 和HRSCT 在不同的湍流強度下具有較低的誤碼率。還可以發(fā)現(xiàn),降低數(shù)據(jù)率可以更有效地對抗大氣湍流。總之,ACT 為本文提供了數(shù)據(jù)率和誤碼率之間理想的權(quán)衡解決方案。

          1674865617395093.png

          圖6 ACT與SCT對比

          1674865656192582.png

          圖7 湍流的誤碼率

          為了分析衰減和湍流對ACT 系統(tǒng)的聯(lián)合影響,圖8顯示了鏈路L1在不同衰減和湍流時的誤碼率結(jié)果,傳輸功率為20dBm,L01674865739245667.png為0.5×10-15m-2/3。從結(jié)果中觀察到,當衰減在較低范圍時,由于湍流強度的增加,誤碼率性能發(fā)生較大的變化。在較高的衰減范圍內(nèi),接收到的光信號太弱,即使在弱湍流中也無法從噪聲中識別出來,但湍流對誤碼率的影響較小。

          1674865769983806.png

          圖8 聯(lián)合大氣效應(yīng)

          4   結(jié)束語

          本文提出了一種協(xié)同單群通信的異步傳輸方案,使鏈路協(xié)同傳輸不同的數(shù)據(jù)。對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了數(shù)學分析。結(jié)果表明,該系統(tǒng)通過產(chǎn)生更高的信噪比,優(yōu)于直接傳輸。作為LRSCT 和HOSCT 系統(tǒng)之間的一種權(quán)衡,ACT可以實現(xiàn)比LRSCT 更高的數(shù)據(jù)速率和比HOSCT更低的BER,而額外的系統(tǒng)復雜性是可以接受的。在今后的工作中,將為ACT 系統(tǒng)提供一種合理的中繼選擇算法,以進一步擴展其優(yōu)勢。

          參考文獻:

          [1] 國仲凱,姚姝娟,張桂蓮.基于改進SIFT算法的無人機航空應(yīng)急測繪系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機測量與控制,2022,30(2):215-221.

          [2] 李家寧,田永鴻.神經(jīng)形態(tài)視覺傳感器的研究進展及應(yīng)用綜述[J].計算機學報,2021,44(6):1258-1286.

          [3] 秦勇,惠蕾放,劉曉旭,等.分布式空間系統(tǒng)星間通信組網(wǎng)技術(shù)研究綜述[J].空間電子技術(shù),2015,12(4):1-10.

          [4] 王勇獻,張理論,車永剛,等.高階精度CFD應(yīng)用在天河2系統(tǒng)上的異構(gòu)并行模擬與性能優(yōu)化[J].計算機研究與發(fā)展,2015,52(4):833-842.

          [5] 李宣華.通信傳輸系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2012(19):42.

          (本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年1月期)



          評論


          相關(guān)推薦

          技術(shù)專區(qū)

          關(guān)閉
          看屁屁www成人影院,亚洲人妻成人图片,亚洲精品成人午夜在线,日韩在线 欧美成人 (function(){ var bp = document.createElement('script'); var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0]; if (curProtocol === 'https') { bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js'; } else { bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js'; } var s = document.getElementsByTagName("script")[0]; s.parentNode.insertBefore(bp, s); })();