Page 30 - 网络电信2022年6月刊
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光    通    信

            雾天对混沌PPM的LED光通信系统误码率影响



            王凤英,秦岭,胡晓莉,郭瑛
            内蒙古科技大学信息工程学院



                  摘 要 : 雾 天 对 发 光 二 极 管 ( L i g h t
               Emitting  Diode,LED)光通信系统的路径损
               耗和误码率产生影响,造成能量不断衰减,
               严重时导致接收端无法接收信号。现将混
               沌扩频与脉冲位置调制(Pulse  Position
               Modulation,PPM)技术相结合,研究雾天对
               混沌脉冲位置调制(Chao-Pulse  Position
               Modulation,CPPM)的LED  光通信系统误码率
               的影响。首先给出雾天LED  交通灯与车辆间
               通信的系统模型,对发送信号进行混沌扩频,
               之后进行PPM  调制,经发送电路将信号发送
               出去;通过雾天信道,接收电路接收到光信
               号,紧接着对接收到的信号进行处理,之后进
               行PPM  解调和混沌解扩运算,最后计算雾天
               对CPPM  的LED  光通信系统误码率。仿真结
               果表明,上述系统可以进一步降低光通信系
               统的误码率,并能提高可见光通信系统安全
               性。
                  关键词:雾天;混沌;可见光通信;误码率




                一、引言                                             进行了评估,结果表明,在电子噪声受限的情况下,在75m的距离
                                                                                                          [8]
                大气信道十分复杂,雾天对光信号产生散射作用,造成能量                       上,可以达到1mbit/s的数据速率,原始误码率为10-2 。2015年
            不断衰减,严重时导致接收端无法探测到信号                [1-2] 。因此,对LED   Y.H.Kim等提出了一种基于可视光通信技术的雾天车对车通信方
            光在雾天的传输特性进行分析具有重要意义。光通信系统中常                          法,在基于VLC的V2V系统中,对雾环境的影响进行了实验分析。
                                   [3]
            用的调制技术之一是PPM调制 。2010年粟嘉等通过对混合FSO/                    在识别衰减系数最小和车辆尾灯颜色的基础上,使用一个红色发
            RF系统雨、雾天气下的误码率进行研究,从仿真结果中分析出雾                        光二极管(LED)进行实验。此外,利用菲涅尔透镜和多个光电二
            是影响FSO系统的最主要因素,同时还对雨、雾天气情况下的开                        极管有效地抵消了雾造成的损害[9] 。2017 年Fatima Hussain
            关键控(OOK)和脉冲相位调制(PPM)的性能进行了仿真分析。验                     等提出了公路旁资产的基础设施通过使用Foglets  进行管理,
            证了在无线光通信系统中,PPM 调制系统性能要优于OOK 调制系                     在车头/  尾灯与Foglets  之间建立了通道模型。根据车辆与
                    [4]
            统的性能 。2013年刘景龙对雾天、雨天、雪天三种情况下的                        Foglets  之间的不同距离,计算从视距和非视距接收到的总光功
                                                   [5]
            光通信系统性能、工作区内通信质量进行了仿真 。2017年秦                        率。结果表明,主要贡献来自于LOS路径。同时,采用OOK调制,分
            岭等为了降低误码率和提高通信距离,在原有的PPM调制技术上                        析VLC  链路的BER与雾滴和头/  尾之间距离的关系,随着距离的
            增加了同步帧头,便于确定信息位的到来,从而实现在复杂环境                         减小,误码率降低,在20米时,误码率略小于10-5            [10]  。
                                              [6]
            下的LED  交通灯与车辆的高质量通信要求 。2018年金陈潇帅                         目前光通信系统中误码率较高,采用扩频技术可以降低通信
            通过仿真计算得,当通信距离为10km,发射端半功率角为5°,采                      系统误码率,而混沌信号具有伪随机性,它的自相关和互相关很
            用50mm  焦距、0.95光圈的接收透镜,大气透射率为0.8T时,信道                 好,满足扩频序列的要求,容易产生且具有保密性                [11] 。因此,本文
                         [7]
            衰减为106.37dB 。                                        将混沌扩频与PPM  技术相结合,实现雾天对CPPM  的LED  光通信
                2011年K.Cui等对室外交通灯对车可见光通信系统LOS  链路                系统误码率的影响的研究。仿真结果表明,该系统可进一步降低
            特性进行了深入的研究。首先描述了视距链路中可能存在的干                          光通信系统的误码率,并能提高可见光通信系统安全性。
            扰,包括背景太阳辐射和人工光源。研究了商用现货(COTS)LED
            交通灯作为发射器件的频率响应,揭示了普通LED交通灯的调制                            二、系统设计
            带宽为3~  5mHz。提出了理论的视轴路径损耗模型,并通过实测                         雾天往往伴随着人们的日常生活,对车辆交通造成了不同程
            结果进行了验证。最后,对基于上述特性的实际通信系统性能                          度的影响,图1 为雾天LED 交通灯与车辆间通信的系统模型。其


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