学院毕业设计中期检查总结报告修改-刘亿20102839.doc

毕业设计（论文）中期报告题 目：混合型脉位调制技术在光通信系统中的设计实现及性能分析学 院： 信息科学与技术学院 专 业： 通信工程 学 号： 20102839 姓 名： 刘億 手 机：指导教师： 叶佳 教师职称： 讲师 填表日期： 2014.04 西南交通大学教务处制表题目名称混合型脉位调制技术在光通信系统中的设计实现及性能分析题目来源 生产实际 教师自拟 学生自拟 其他题目类型 工程设计 应用研究 理论研究 技术开发 社会实践 其他一、毕业设计（论文）概述当今世界的信息交流正不断加深和发展，人类对于通信的容量、通信的质量和通信的传输效率的要求越来越高，在这种背景之下，无线光通信技术在近年来受到了人们的广泛关注。无线光通信不仅同时具有光纤通信和移动通信的优势，还具有无需频率申请、安全性好、功耗小和组网便捷等优点，更重要的是其高传输速率能够很好地满足当前大数据的传输需求。在无线光通信系统中，由于目前所使用光源所发出的光载波单色性和相干性都无法和电载波相媲美，因此大多设计为强度调制/直接检测（IM/DD）系统，而OOK（On Off Keying）是IM/DD系统中最容易实现的一种调制方式，这种方式的缺点是传输速率太低，功率的利用率也不高。PPM（Pulse Position Modulation）技术能够大大提高功率的利用率，相比较于传统的相位或者幅度调制，PPM调制技术将信号加载到单位脉冲的特定时间区域来携带信息，而在经过PPM调制之后，还可以通过对信号进行额外的相位或者幅度调制来进一步提高信号的传输容量，因此在无线光通信系统应用中具备优势。 此次的毕业设计正是要对PPM在光通信系统中的传输进行仿真和分析，通过matlab根据其原理进行编程，对一串序列码进行PPM调制，转变成脉位信号，在optisystem中搭建模拟的光通信信道，使经调制后的脉位信号在光信道中传输，并在接收端进行解调，由此对PPM光通信的整个过程进行仿真。通过仿真我们可以得出其传输的效率以及误码率等相关数据，通过对数据可以对PPM的传输性能进行分析。本次的毕业设计论文内容可包含以下几个部分：（1）、摘要，主要阐述研究的内容和意义；（2）、PPM在当前的应用及发展情况；（3）、PPM的调制解调原理；（4）、基于PPM调制的光通信系统并对其进行分析；（5）、总结。希望通过本次的毕业设计，能够使自己不仅仅对PPM，而是对通信的整个过程有深入的了解，并且提升自己的通信知识水平，掌握相关软件的使用，为今后在通信相关行业打下基础。二、毕业设计（论文）整体安排及进度第一部分 学习指导教师提供的资料，并自主寻找相关学习资料 (2周) 第二部分 理解PPM技术的基本原理及实现过程 (2周) 第三部分 熟悉光通信系统的基本构架并了解常用调制格式的传输性能 (2周)第四部分 仿真搭建基于混合型PPM调制格式的光通信传输系统 (6周) 第五部分 撰写毕业论文 (3周)论文评阅、修改、答辩 (1周)三、毕业设计（论文）已完成的研究部分通过前一段时间的学习，已经完成了对PPM调制的基本原理，并且查找了大量与PPM在光通信的应用相关的期刊和论文，并且进行了阅读。毕业设计最后要求的相关的英文文献翻译也已经完成了一大半。在老师的指导和帮助下，目前已经完成了PPM仿真系统的初步构建，不过就目前看来还是处于比较中期的阶段，能实现PPM的调制和解调，但是离最后的想要达到的效果还有一点差距。在现有的系统当中，通过载入文本中的“0”和“1”的二进制信号，可以对其实现4-PPM调制，将调制之后的信号中加入高斯白噪声，然后进行解调。在解调的过程中还需要注意的是计算其判决门限，通过接受信号与判决门限的比较来最终得出解调之后的信号，并与发射信号进行比较，得到误码率。整个仿真的过程如图1。(不用加括号图1. 4PPM调制过程)对于一个随机的二进制序列的信号，为了能够在图形中显示，我们将一个码元扩展成20个相同的信号，然后可以在坐标轴中画出信号图形，如图2。 （图2. 原始信号图形）对于L-PPM调制，是将N个信号与L个脉位相对应，其中L=2N。在本设计的仿真中，我采用的是4-PPM，因此将原始信号中的“1”和“0”信号两两分组，对其进行4PPM的调制，其对应的编码序列见表1。 表1. 原始信号与脉位信号输入（A1A0）00011011输出（D3D2D1D0）1000010000100001两个原始信号对应了四个脉冲位置，“00”“01”“10”“11”分别对应第一、第二、第三、第四个脉位，如图3。（图3. 4-PPM调制原理图）由上述的调制原理，对信号进行调制，每两个码元为一组对应一个4-PPM信号，经调制后的信号如图4。（图4. 原始信号与调制信号对比图）经过了脉位调制之后的信号即可以通过光信道传输，在传输中会遇到噪声，这需要之后通过optisystem来模拟光信道。现在我们用简单的高斯白噪声来替代信号在光信道中遇到的噪声，向调制之后的4-PPM信号中加入高斯白噪声，图形会产生明显的变化，如图5。（图5. 调制信号与加入高斯白噪声后的信号）从图中可以看出，在加入高斯白噪声之后，信号的波动性很大。我们可以在加入高斯白噪声后，通过眼图来观察噪声对系统的影响，不同的信噪比所对应的眼图也有区别，如图6为信噪比为18db下的眼图，图7为信噪比为15db下的眼图。（图6. SNR=18dB时的眼图）（图8. SNR=15dB时的眼图） 从眼图的对比中我们可以看出，信噪比越大系统的性能越好，说明噪声对信号的影响也越小。在接收到带有噪声的信号之后，需要对其进行解码恢复出原来的信号，在解调过程中，由于噪声的影响不能直接通过“1”“0”来判断，所以涉及到判决门限的计算。判决门限的计算其实是计算三次平均值，首先是计算所有高脉位所对应的所有接收信号强度的平均值，再计算所有低脉位所对应的所有接收信号的平均值， 再取这两个值得平均值即为判决门限值。在解码过程中，需要对接收到的信号进行抽样判决，在我目前的程序中是选择一个脉位的中间的值作为抽样信号，与判决门限比较，高于判决门限判断为“1”，低于判决门限判定为“0”，四位信号为一组解调出原始的信号，与调制时的对应规则相同。经过解码之后得到的解调信号如图9。 （图9. 解调信号与原始信号对比图）经过解调之后的信号需要计算误码率，计算方法是比较解调信号和原信号，若相同则说明解调正确，若不相同则说明产生了误码，误码率是用误码的个数除以码元的个数所得到的。经过对超过一万五千个码元进行传输仿真之后，通过改变信噪比计算对应的误码率，得到了信噪比和误码率的图像，如图10。（图10. SNR-BER图像） 通过图我们可以得出结论，系统的传输性能与信噪比有很大的关系。当系统的信噪比较大时，系统有较小的误码率，性能好，反之，当系统的信噪比较小时，由于噪声的影响会使在解码过程中产生很大的误码，造成误码率很高，影响了系统的传输性能。四、下一部分的工作安排经过前段时间的工作，已经完成了系统初步的结构，实现了信号从编码、传输、解码的过程，但是就目前看来，这还远没有达到目的。接下来的工作主要是围绕着系统的丰富以及可靠性展开。首先是对编码和解码的语句程序进行优化，尽可能考虑到在编码和解码过程中遇到的各种特殊问题，同时要结合optisystem软件进行信道传输的仿真，而不是简简单单地加入一个高斯白噪声来模拟整个传输过程，因为在传输过程中的噪声也是非常复杂的。最后需要注意的要能够最终实现误码率和信噪比的计算，去对PPM传输性能进行分析，完成最后的毕设报告论文攥写。五、毕业设计（论文）工作中存在的问题目前毕业设计中遇到的问题主要在于，在解码过程中由于噪声的影响会出现除了已知脉位之外的一些组合，例如在一个周期出现两个甚至三个高脉位，这就导致解码时需要考虑如何最优解码，因此目前还需要对程序进行进一步的完善，考虑应该更加全面。在序列码方面，如果码的长度太短会导致计算出的误差为0，而码太长会导致计算量太大一直无法得到结果，所以在算法上应该还有可以优化的地方，现在的问题就是要能够找到更好的算法