Page 31 - 网络电信2022年6月刊

工作过程为:随机生成发送的用户信息,利用混沌序列对用户信 米氏散射现象下提出的,雾衰减模型主要由Kruse 模型和Kim 模
[4]
息进行扩频,将扩频后信号进行PPM 调制,经过LED发送电路加载 型给出的 。雾衰减预测模型,模型中信道衰减系数α fog 的表达
到LED,LED将电信号转换为光信号发送至雾天信道。在接收端, 式为
光电接收将接收到的光信号转换为电信号,对电信号进行放大并
将放大信号进行PPM解调,之后进行混沌解扩,得到恢复信号。通 (2)
过对比发送的用户信号与恢复的用户信号,计算出通信系统的实
时误码率。室外LED交通灯作为发射机透过近地面空气信道的无 式中V 表示在雾环境下的能见度,单位km;λ 表示可见光波
线光 长,单位nm;q 表示散射系数大小分布,与能见度有关,常用到的
通信系统性能中的误码率指标不高于10-6,同时信噪比指标 雾衰减模型是Kim 模型 [13] 。
[4]
不低于13.6dB为工作区 。 q参数为:
1. CPPM调制
1）混沌扩频
混沌扩频序列在很多方面具有传统扩频序列无法比拟的优 (3)

图1 雾天LED 交通灯与车辆间通信的系统模型

3. 接收机的信噪比
LED 交通灯与车辆间的可见光通信系统接收机信噪比
为

(4)

式中,R为光电探测器的转换效率;P为接收机接收到的平均
光功率,单位mW;N为全部的噪声功率,包括背景光引起的散粒噪
声和接收机热噪声两部分,单位mW。
接收机接收到的平均光功率P的表达式为
(5)

势,例如初值敏感性、类噪声性、非周期性等,使其非常适合于
扩频通信系统。由于Logistic 映射电路结构简单,容易实现 [12] ,
本文选用Logistic映射。 (6)
二值的Logistic 映射表达式 (7)

式中,H(0)为信道的直流增益;P t 为LED交通灯的中心发光
(1) 功率,单位mW;α fog 信道衰减系数;A为光电探测器的感应面积,
2
其中μ被称为Logistic参数,研究表明,当x n ∈(0,1]且 单位mm ;ϕ辐照度,单位为°;n 为接收机集中器的内部折射
μ∈(3.569945…,4]时,Logistic 映射工作处于混沌状态,也就 率;Ts(ψ)为接收机滤波器增益;m 为阶数;Φ 1/2 为LED灯的半功
是说,给定初始条件x0,在Logistic映射作用下产生的序列是非 率半角,单位为°。ψ和Ψ c 分别为接收机的入射角和接收机的
周期的,不收敛的。本文中μ=4,sgn(x)为符号函数。 最大视野范围,单位为°;d为收发机的直线距离(假设系统内为
2) PPM调制 视距传输),单位m;如图1所示。
PPM的原理是把一确定时间段分成M 等份,每等份称为一个
时隙。在某个时隙发出一个脉冲,其它时隙上无脉沖,则这一确 三、仿真及性能分析
定时间段就是一个PPM信号。本文选择256-PPM 调制发送二进制 1.雾天信道信噪比仿真
数据,设一帧传输时间为T(s),那么信息传递速T/8(bit/s)。 在雾天能见度为20km,2km,0.5km,0.1km的条件下,分别测试
2. 雾衰减预测模型 不同距离下该可见光通信仿真系统信道的信噪比。仿真参数如
LED光脉冲信号由于受到天气的吸收和散射影响,导致LED 表1所示。仿真结果如图2所示,横坐标为距离大小,纵坐标为信
光脉冲在大气传输时能量的指数衰减,结果将引起通信系统信噪 噪比。距离取值0 到90m,步长1。
比的降低,最终导致误码率性能下降。可见光的雾衰减理论是在 从图2可以看出,当能见度一定时,随着距离的增大,信噪比

网络电信 二零二二年五，六月 51