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《清华大学》 2004年
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无线光通信双幅度脉冲间隔调制研究及其在光波ETC中的应用

张凯  
【摘要】:近年来,光波段受到越来越多的关注,有望成为新的无线网络的传播媒 介。无线电通信的带宽受到载频的限制,很难提高,而且频率资源越来越宝 贵,必须申请才能使用。而光波频率高、频带宽,信道容量大,而且带宽不受 管制,另外光波抗电磁干扰能力强,抗多径衰落,保密性好,对国家安全具有 特别重要的意义。无线光通信为未来多媒体应用(语音、数据和图像)提供了 一种潜在的手段。本论文主要关注室内无线光局域网的调制方案、多用户接入 和原型实验系统。 选择合适的调制方案是无线光通信系统设计的重要方面。由于人眼安全和 移动通信装置的便携性要求,无线光通信的发射功率受到很大限制。这就要求 尽可能提高峰值功率和平均功率的比值,而功率效率的提高通常通过带宽效率 的降低而获得。因此,调制方案的构建存在一个带宽需求和功率效率的平衡。 本论文提出一种新的调制方案――双幅度脉冲间隔调制,讨论了符号结构、功 率谱特性、带宽需求,研究了理想信道和多径信道内的误码特性。在理想信道 中,即加性高斯白噪声信道中,通过提高位分辨率,双幅度脉冲间隔调制可以 在带宽和功率效率之间取得较好的平衡。在漫反射系统中,多径传输导致码间 干扰(ISI),损害系统性能,高速系统更甚。研究表明,当 ISI 严重时,对于 相同的位分辨率,DAPIM 获得比 PPM 和 PIM 低的误码率。 码分多址接入技术允许多个用户同时访问信道,且不需要时分多址的时钟 同步和波分多址的精确波长控制,已经成为一项备受瞩目的多用户接入技术。 本论文讨论了 DAPIM-CDMA 在无线光通信中的性能,对时隙错误率和包错误 率的上限和下限进行了分析。研究表明,当位分辨率大于 5 时,DAPIM-CDMA 比 OOK-CDMA 误码率低。 本论文建立了最高时隙频率为 10MHz 的漫反射系统,设置在一个 7.4 × 4.9× 2.8m 的房间中,反射器和接收器竖直向上。此系统可以方便地转换调制方 法,包括 OOK、PPM、PIM 和 DAPIM。实验印证了多径码间串扰不严重情况 下,对于相同的位分辨率,DAPIM 误码率比 PPM 和 PIM 高,比 OOK 低。另 外,本论文还模拟了多径码间串扰严重的信道,实验结果表明:对于相同的位 分辨率,DAPIM 误码率最小。 论文最后介绍了光波 ETC(Electronic Toll Collection)原型系统的设计与建 – I – WP=5 摘 要 立。ETC 即不停车自动收费系统,在光波 ETC 系统中,道路收费站与车辆利 用无线光收发装置进行通信,无需停止行车就可以完成收费过程。本系统通 信速率 4.096Mbit/s,路宽 4 米,最大通信距离 30m,比现有的 DSRC 通信速率 1Mbit/s 高、通信距离 10m 长。此系统已经通过合作方三菱公司的验收。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN929.1

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