2675 System PerformanceAnalysisIndo

267
5 System Performance
Analysis
Indoor
This chapter explores the performance of different modulation schemes under the
constraints of noise and interferences In addition to the AWGN, periodic and deterministic form of noise due to the artifiial light sources also exists in indoor optical
wireless channels, and they all combine to degrade the link performance severely
Fluorescent lamps emit light strongly at a spectral band of 780–950 nm overlapping
with cheap optical transceiver components Electronic ballast-driven florescent
lamps have electrical spectrum contents that range up to megahertz making such
lamps to be of potentially serious impairment to IR links [1–3] The diffuse indoor
links suffer from the multipath-induced ISI, thus limiting the maximum achievable
data rates, for example, 260 Mbps for a typical indoor OWC system [4] ISI also
results in an additional power penalty that increases exponentially with the data rate
[1] The performance of the OOK, PPM and DPIM in the presence of FLI and ISI is
investigated in this chapter To improve the link performance possible mitigation
techniques using high-pass fitering, equalization, wavelet transform and the neural
network are also outlined in this chapter
5.1 eFFecT oF AmbienT lighT sources on indoor oWc
link perFormAnce
Infrared transceivers operating in typical indoor environments are subject to intense
ambient light, emanating from both natural and artifiial sources, thus causing
serious performance degradation The average power of this background radiation
generates shot noise, which is accurately modelled as white, Gaussian and independent of the received signal [5] In addition to this, artifiial sources of ambient light
also generate a periodic interference signal, which has the potential to signifiantly
degrade link performance Of all the artifiial sources of ambient light, florescent
lamps, with a high spectral profie at 780–950 nm range, driven by electronic ballasts are potentially the most degrading, since the resulting interference signal contains harmonics of the switching frequency which can extend into the megahertz
range [2,3,6] The florescent lamps driven by conventional ballasts are distorted
harmonics and have spectral components at multiples of the 50 Hz extending up to
20 kHz [1–3] The major differences between electronic ballast-driven florescent
lamps offered by different manufacturers are the switching frequency used, which
are typically in the range 20–40 kHz, and the relative strengths of the high-frequency
268 Optical Wireless Communications
and low-frequency components [7,8] Unlike lamps directly driven by the power line,
emissions from lamps driven by different electronic ballasts are generally not synchronized Hence, for a given time-averaged florescent-induced photocurrent that
corresponds to a given level of illumination, the waveform from one or more tubes
driven by a single ballast will generally have the greatest possible amplitude excursion and slope, and will thus represent the worst case The incandescent lamps produce an almost perfect sinusoidal interference at the harmonics of 100 Hz
Depending on the modulation technique in use, the presence of florescent light
interference (FLI) affects the link performance of the OWC link differently [6] Pulse
modulation schemes such as PPM, with a low spectral content at or near the DC region,
can offer immunity to FLI On the other hand, modulation schemes such as OOK with
high spectral components near the DC region are more likely to be affected by the FLI
The most widely adopted technique used to mitigate the effect of ambient light interference is electrical high-pass fitering (HPF), which may be achieved in practice by
tuning the AC coupling between successive amplifir stages [6] However, electrical
HPF introduces a form of ISI known as the baseline wander, that mainly affect modulation techniques with strong frequency components near the DC region [3,9] The
higher the cut-off frequency of the HPF, the greater the attenuation of the interference
signal, but also the more severe is the baseline wander Thus, there exists a trade-off
between the extent of FLI rejection and the severity of baseline wander [10]
In a nut shell, when considering the operating environment, there are numerous
factors that affect the performance of an indoor OWC system, these include the number, type and location of artifiial light sources within a room; the location, orientation and directionality of the transmitter and receiver; natural ambient light, and if so,
the size and location of windows Due to the existence of such a large number of factors, it is convenient to evaluate the system performance by considering a typical
indoor environment Two cases of ambient light conditions are investigated, these are
Case 1: No interference: Natural (solar) ambient light, generating an average
photocurrent IB of 200 μA
Case 2: FLI: Natural ambient light as in case 1, plus electronic ballast-driven
florescent light, generating an average photocurrent of 2 μA, thus giving a
total average background photocurrent of 202 μA
The switching frequency of 375 kHz is chosen
5.2 eFFecT oF Fli WiThouT elecTricAl high-pAss FilTering
In this section, we consider a number of modulation schemes including OOK, PPM
and DPIM at various data rates, and how they are distorted by the inclusion of FLI
No form of fitering or other compensating techniques will be employed to remove
the interference To compare different modulation schemes under different channel
conditions, two key performance indicators are used as defied below:
1 Normalized optical power requirement (NOPR): The NOPR of a system is
calculated by normalizing the optical power required to achieve the desired
System Performance Analysis 269
bit/slot error probability ξ in the interfering channel with that of OOK
system at 1 Mbps in an ideal AWGN channel without interference,
NOPR = Optical power required to acheive
Optical power re
ξ
quired to achieve ξ for OOK @ M1 bps in ideal channel
(51)
2 Optical power penalty (OPP): The OPP of a system is calculated by
normalizing the optical power required to achieve the error probability of ξ
in the interfering channel with that of the ideal AWGN channel without
interference (other system parameters like the modulation-type bit rate
remain the same),
OPP = Optical power required to acheive ξ
Optical power required to achieve ξ in an ideal AWGN channel (52)
To achieve viable simulation run times, a number of assumptions are required, as
described below:
1 With a switching frequency of 375 kHz, there are 750 cycles of the highfrequency component per cycle of the low-frequency component, and hence,
the low-frequency component may be assumed to be an offset which is
constant over the duration of one high-frequency component cycle Rather
than evaluating all of the 750 offset values, a single offset is used, which is
equal to the RMS value of the low-frequency component of the interference
signal, taken over one complete cycle, that is, 20 ms Thus, two new interference signals are generated, one being a single high-frequency cycle plus
the offset and the other being a single high-frequency cycle minus the offset For each bit interval, the error probability is calculated for both signals
and the mean value is then taken This gives a signifiant reduction in computation time, since only one high-frequency cycle needs to be considered
in order to evaluate the error probability
2 In all simulations in this chapter the actual simulated low- and highfrequency interference is added to the wanted data signal However, the
duration of the simulated signal can be much shorter than one complete
cycle of the low-frequency component Each of the simulations therefore
starts at some random point during the low-frequency cycle
3 In this study, the error probability of 10−6 is taken as standard and used in
all calculations of OPP and NOPR hereafter
5.2.1 MatcheD filter receiver
The block diagram of a typical OWC communication system employing a matched
fiter receiver is shown in Figure 51 The encoder and decoder must be incorporated
at the transmitter and receiver for modulation schemes other than OOK The transmitter fiter has a unit-amplitude rectangular impulse response p(t), with a duration
of one bit, Tb The output of the transmitter fiter is scaled by the peak-detected
270 Optical Wireless Communications
signal photocurrent 2RPavg, where R is the photodetector responsivity and Pavg is the
average received optical signal power The florescent light-induced photocurrent,
m
flt), is then added to the signal, along with the signal-independent shot noise, n(t),
which is modelled as white and Gaussian, with a double-sided power spectral density
(PSD) No/2 = qIB IB is the average photocurrent generated by the background light,
which is taken as 202 μA In this section, the HPF is omitted and the detected signal is passed directly to a unit energy fiter with an impulse response r(t), which is
matched to p(t) The fiter output is sampled at the end of each bit period, and a one
or zero is assigned depending on whether the signal is above or below the threshold
level at the sampling instant The threshold level is set to its optimum value of
α
opt = RPavg bT , which is midway between the expected one and zero levels
The flwchart for the simulation of the OOK–NRZ is shown in Figure 52
Considering a linear system, the error probability in the presence of the FLI can be
calculated by separately treating the FLI and the modulating signal at the matched
fiter input For the OOK system, the sampled outputs at the matched fiter in the
absence of any impairments are 2RPavg bT and 0 for binary ‘1’ and ‘0’, respectively
The output of the matched fiter due to the FLI signal, sampled at the end of each bit
period, is given as [3]
m m t tr
k
= ⊗fl( ) ( ) t k= τ (53)
where τ is the sam

Kết quả (Việt) 1:

2675 hệ thống hiệu suấtPhân tíchHồChương này khám phá hiệu suất của chương trình điều chế khác nhau theo cáckhó khăn của tiếng ồn và nhiễu ngoài AWGN, định kỳ và xác định các hình thức tiếng ồn do nguồn ánh sáng artifiial cũng tồn tại trong hồ quang họcKênh không dây, và họ đều kết hợp để làm suy giảm hiệu suất liên kết bịĐèn huỳnh quang phát ra ánh sáng mạnh mẽ tại một ban nhạc quang phổ của 780-950 nm chồng chéovới giá rẻ máy thu phát quang các thành phần điện tử thúc đẩy dằn SXđèn có phổ điện nội dung mà phạm vi lên đến megahertz làm như vậyđèn có khiếm khuyết nghiêm trọng để IR liên kết [1-3] Các khuếch tán hồliên kết bị gây ra đa ISI, do đó hạn chế tối đa đạt đượcdữ liệu tỷ giá, ví dụ, 260 Mbps cho một hệ thống điển hình OWC hồ [4] ISI cũngCác kết quả trong một hình phạt năng lượng bổ sung tăng theo cấp số nhân với tốc độ dữ liệu[1] vai diễn ÜCH, PPM và DPIM sự hiện diện của FLI và ISIđiều tra trong chương này để cải thiện hiệu suất liên kết có thể giảm nhẹkỹ thuật sử dụng cao-pass fitering, cân bằng, biến đổi bề mặt và các thần kinhmạng cũng được nêu trong chương này5.1 ảnh hưởng của AmbienT ánh sáng nguồn trên hồ oWchiệu suất liên kếtHồng ngoại thu hoạt động trong môi trường trong nhà điển hình là tùy thuộc vào cường độ caoánh sáng môi trường xung quanh, phát ra từ các nguồn tự nhiên và artifiial, do đó gây rasự xuống cấp hiệu suất nghiêm trọng công suất trung bình này bức xạ nềntạo ra tiếng ồn bắn, mà chính xác mô hình như trắng, Gaussian và độc lập của các tín hiệu nhận được [5] Ngoài ra, artifiial nguồn ánh sáng xung quanhcũng tạo ra một tín hiệu sự can thiệp định kỳ, có khả năng signifiantlylàm suy giảm hiệu suất liên kết của tất cả các nguồn artifiial ánh sáng môi trường xung quanh, SXđèn, với một profie cao quang phổ tại 780-950 phạm vi nm, thúc đẩy bởi chấn lưu điện tử phải có khả năng các xuống cấp đặt, kể từ khi các tín hiệu nhiễu sóng kết quả chứa hài của tần số chuyển đổi mà có thể mở rộng vào các megahertzphạm vi [2,3,6] đèn SX thúc đẩy bởi chấn lưu thông thường là bị méohài và có thành phần quang phổ tại bội số của 50 Hz mở rộng lên đến20 kHz [1-3] sự khác biệt lớn giữa điện tử thúc đẩy dằn SXđèn được cung cấp bởi nhà sản xuất khác nhau là chuyển đổi tần số sử dụng, màĐang thường trong phạm vi 20-40 kHz, và những thế mạnh tương đối của tần số cao268 truyền thông quang học không dâyvà các thành phần tần số thấp [7,8] không giống như đèn trực tiếp lái xe của dòng điện,lượng phát thải từ đèn dẫn dắt bởi chấn lưu điện tử khác nhau được nói chung không được đồng bộ do đó, cho một nhất định thời gian trung bình SX gây ra photocurrent màtương ứng với một mức độ nhất định của ánh sáng, dạng sóng từ một hoặc nhiều ốngthúc đẩy bởi một chấn lưu nói chung sẽ có chuyến tham quan có thể biên độ lớn nhất và dốc, và sẽ do đó đại diện cho tồi tệ nhất trường hợp sản xuất đèn nóng một sự can thiệp Sin gần như hoàn hảo lúc hài 100 HzTùy thuộc vào các kỹ thuật điều chế trong sử dụng, sự hiện diện của ánh sáng SXcan thiệp (FLI) ảnh hưởng đến liên kết hiệu suất của OWC liên kết một cách khác nhau [6] xungchương trình điều chế như PPM, với một nội dung quang phổ thấp tại hoặc gần khu vực DC,có thể cung cấp khả năng miễn dịch để FLI trên mặt khác, điều chế các chương trình như ÜCH vớiCác thành phần quang phổ cao gần khu vực DC là nhiều khả năng bị ảnh hưởng bởi FLIKỹ thuật nuôi rộng rãi nhất được sử dụng để giảm thiểu tác động của sự can thiệp ánh sáng môi trường xung quanh là điện cao-đèo fitering (HPF), có thể đạt được trong thực tế bởiđiều chỉnh AC khớp nối giữa giai đoạn kế tiếp amplifir [6] Tuy nhiên, điệnHPF giới thiệu một hình thức của ISI được gọi là đi lang thang đường cơ sở, mà chủ yếu là ảnh hưởng đến điều chế kỹ thuật với các thành phần mạnh mẽ tần số gần khu vực DC [3,9] Cáccao tần số cắt của HPF, lớn hơn sự mong manh của sự can thiệptín hiệu, nhưng cũng nghiêm trọng hơn là đi lang thang đường cơ sở vì vậy, có một sự đánh đổigiữa mức độ FLI từ chối và mức độ nghiêm trọng của đường cơ sở đi lang thang [10]Trong một vỏ hạt, khi xem xét hoạt động môi trường, có rất nhiềuyếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của một hệ thống OWC hồ, chúng bao gồm các số, loại và vị trí của artifiial nguồn ánh sáng trong một căn phòng; vị trí, định hướng và sang của truyền và nhận; ánh sáng môi trường xung quanh tự nhiên, và nếu như vậy,các kích thước và vị trí của windows do sự tồn tại của một số lớn các yếu tố, đó là thuận tiện để đánh giá hiệu suất hệ thống bằng cách xem xét một điển hìnhHồ môi trường hai trường hợp của điều kiện ánh sáng môi trường xung quanh đang điều tra, đây làTrường hợp 1: Không có sự can thiệp: tự nhiên ánh sáng môi trường xung quanh (năng lượng mặt trời), tạo ra một mức trung bìnhphotocurrent IB 200 μATrường hợp 2: FLI: thiên nhiên môi trường xung quanh ánh sáng như trong trường hợp 1, cộng với điện tử điều khiển chấn lưuSX ánh sáng, tạo ra một photocurrent trung bình của μA 2, do đó đưa ra mộtTổng số trung bình là nền photocurrent của 202 μAChuyển đổi tần số 37 5 kHz được chọn5.2 tác dụng của Fli không điện cao-pAss lọcTrong phần này, chúng tôi xem xét một số điều chế đề án bao gồm ÜCH, PPMvà DPIM tại tốc độ dữ liệu khác nhau, và làm thế nào họ đang bị bóp méo bởi sự bao gồm của FLIKhông có hình thức fitering hoặc kỹ thuật bồi thường khác sẽ được sử dụng để loại bỏsự can thiệp để so sánh các chương trình khác nhau điều chế theo kênh khác nhauđiều kiện, hai hiệu suất chính chỉ số được sử dụng như defied dưới đây:1 Normalized quang điện yêu cầu (NOPR): The NOPR của một hệ thống làtính bằng bình thường hóa quang điện cần thiết để đạt được mong muốnSystem Performance Analysis 269bit/slot error probability ξ in the interfering channel with that of OOKsystem at 1 Mbps in an ideal AWGN channel without interference,NOPR = Optical power required to acheiveOptical power reξquired to achieve ξ for OOK @ M1 bps in ideal channel(51)2 Optical power penalty (OPP): The OPP of a system is calculated bynormalizing the optical power required to achieve the error probability of ξin the interfering channel with that of the ideal AWGN channel withoutinterference (other system parameters like the modulation-type bit rateremain the same),OPP = Optical power required to acheive ξOptical power required to achieve ξ in an ideal AWGN channel (52)To achieve viable simulation run times, a number of assumptions are required, asdescribed below:1 With a switching frequency of 375 kHz, there are 750 cycles of the highfrequency component per cycle of the low-frequency component, and hence,the low-frequency component may be assumed to be an offset which isconstant over the duration of one high-frequency component cycle Ratherthan evaluating all of the 750 offset values, a single offset is used, which isequal to the RMS value of the low-frequency component of the interferencesignal, taken over one complete cycle, that is, 20 ms Thus, two new interference signals are generated, one being a single high-frequency cycle plusthe offset and the other being a single high-frequency cycle minus the offset For each bit interval, the error probability is calculated for both signalsand the mean value is then taken This gives a signifiant reduction in computation time, since only one high-frequency cycle needs to be consideredin order to evaluate the error probability2 In all simulations in this chapter the actual simulated low- and highfrequency interference is added to the wanted data signal However, theduration of the simulated signal can be much shorter than one completecycle of the low-frequency component Each of the simulations thereforestarts at some random point during the low-frequency cycle3 In this study, the error probability of 10−6 is taken as standard and used inall calculations of OPP and NOPR hereafter5.2.1 MatcheD filter receiverThe block diagram of a typical OWC communication system employing a matchedfiter receiver is shown in Figure 51 The encoder and decoder must be incorporatedat the transmitter and receiver for modulation schemes other than OOK The transmitter fiter has a unit-amplitude rectangular impulse response p(t), with a durationof one bit, Tb The output of the transmitter fiter is scaled by the peak-detected270 Optical Wireless Communicationssignal photocurrent 2RPavg, where R is the photodetector responsivity and Pavg is theaverage received optical signal power The florescent light-induced photocurrent,mflt), is then added to the signal, along with the signal-independent shot noise, n(t),which is modelled as white and Gaussian, with a double-sided power spectral density(PSD) No/2 = qIB IB is the average photocurrent generated by the background light,which is taken as 202 μA In this section, the HPF is omitted and the detected signal is passed directly to a unit energy fiter with an impulse response r(t), which ismatched to p(t) The fiter output is sampled at the end of each bit period, and a oneor zero is assigned depending on whether the signal is above or below the thresholdlevel at the sampling instant The threshold level is set to its optimum value ofαopt = RPavg bT , which is midway between the expected one and zero levelsThe flwchart for the simulation of the OOK–NRZ is shown in Figure 52Considering a linear system, the error probability in the presence of the FLI can becalculated by separately treating the FLI and the modulating signal at the matchedfiter input For the OOK system, the sampled outputs at the matched fiter in theabsence of any impairments are 2RPavg bT and 0 for binary ‘1’ and ‘0’, respectivelyThe output of the matched fiter due to the FLI signal, sampled at the end of each bitperiod, is given as [3]m m t trk= ⊗fl( ) ( ) t k= τ (53)where τ is the sam

Kết quả (Việt) 2:

267
5 suất hệ thống
Phân tích
Indoor
chương này tìm hiểu việc thực hiện các đề án điều chế khác nhau dưới sự
hạn chế tiếng ồn và nhiễu? Ngoài các AWGN, hình thức định kỳ và xác định tiếng ồn do các nguồn ánh sáng artifiial cũng tồn tại trong quang trong nhà
các kênh không dây, và tất cả họ đều kết hợp để làm giảm hiệu suất liên kết nghiêm trọng?
Đèn huỳnh quang phát ra ánh sáng mạnh ở một dải quang phổ của 780-950 nm chồng chéo
với các thành phần thu phát quang giá rẻ? Huỳnh quang chấn lưu điện tử điều khiển
đèn có nội dung phổ điện mà nhiều lên đến megahertz làm như
đèn được suy nghiêm trọng đến IR liên kết [1-3]? Các nhà khuếch tán
liên kết bị từ đa đường gây ra ISI, do đó hạn chế tối đa đạt được
tốc độ dữ liệu, ví dụ, 260 Mbps cho một hệ thống OWC trong nhà điển hình [4]? ISI cũng
dẫn đến một hình phạt bổ sung sức mạnh tăng theo cấp số nhân với tốc độ dữ liệu
[1]? Hiệu suất của OOK, PPM và DPIM trong sự hiện diện của FLI và ISI được
điều tra trong chương này? Để nâng cao hiệu quả hoạt động liên kết giảm thiểu khả năng
kỹ thuật sử dụng cao-pass fitering, cân bằng, biến đổi wavelet và thần kinh
mạng cũng được nêu trong chương này?
5.1 Ảnh hưởng của nguồn ánh sáng xung quanh vào trong nhà OWC
Liên kết hiệu suất
thu phát hồng ngoại hoạt động trong môi trường trong nhà điển hình có thể cường độ
ánh sáng môi trường xung quanh, phát ra từ cả hai nguồn tự nhiên và artifiial, gây
suy giảm hiệu suất nghiêm trọng? Công suất trung bình của bức xạ nền này
tạo ra tiếng ồn shot, đó là mô hình chính xác như màu trắng, Gaussian và độc lập của các tín hiệu nhận được [5]? Thêm vào đó, nguồn artifiial của ánh sáng xung quanh
cũng tạo ra một tín hiệu nhiễu kỳ, trong đó có tiềm năng để signifiantly
suy giảm hiệu suất liên kết? Trong tất cả các nguồn artifiial của ánh sáng xung quanh, huỳnh quang
đèn, với một profie phổ cao tại 780-950 phạm vi nm, do chấn lưu điện tử có tiềm năng các hạ nhất, kể từ khi các tín hiệu nhiễu kết quả có chứa hài của tần số chuyển mạch mà có thể kéo dài đến megahertz
phạm vi [2,3,6]? Các loại đèn huỳnh quang do chấn lưu thường bị bóp méo
hài và có thành phần quang phổ ở bội của 50 Hz mở rộng lên đến
20 kHz [1-3]? Sự khác biệt chính giữa huỳnh quang chấn lưu điện tử điều khiển
đèn được cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau là những tần số chuyển mạch được sử dụng, đó
là thường trong khoảng 20-40 kHz, và sức mạnh tương đối của tần số cao
268 Optical Wireless Communications
và tần số thấp thành phần [ 7,8]? Không giống như đèn trực tiếp điều khiển bởi các đường dây điện,
khí thải từ các loại đèn do chấn lưu điện tử khác nhau nói chung là không đồng bộ? Do đó, đối với một huỳnh quang gây ra dòng quang thời gian trung bình cho rằng
tương ứng với một mức độ nhất định của ánh sáng, các dạng sóng từ một hoặc nhiều ống
điều khiển bởi một chấn lưu duy nhất nói chung sẽ có các chuyến tham quan biên độ cao nhất có thể và độ dốc, và do đó sẽ đại diện cho điều tồi tệ nhất trường hợp? Các loại đèn sợi đốt tạo ra một sự giao thoa gần như hoàn hảo hình sin ở các hài của 100 Hz?
Tùy thuộc vào các kỹ thuật điều chế trong sử dụng, sự hiện diện của ánh sáng huỳnh quang
can thiệp (FLI) ảnh hưởng đến việc thực hiện liên kết của liên kết OWC khác nhau [6]? Xung
phương án điều chế như PPM, với một nội dung phổ thấp tại hoặc gần khu vực DC,
có thể cung cấp khả năng miễn dịch cho FLI? Mặt khác, đề án điều chế như OOK với
thành phần quang phổ cao gần khu vực DC có nhiều khả năng bị ảnh hưởng bởi các FLI?
Các kỹ thuật áp dụng rộng rãi nhất được sử dụng để giảm thiểu tác động của giao thoa ánh sáng môi trường xung quanh là điện cao-pass fitering (HPF ), có thể đạt được trong thực tế bằng
cách điều chỉnh các khớp nối AC giữa các giai đoạn amplifir tiếp [6]? Tuy nhiên, điện
HPF giới thiệu một hình thức của ISI được gọi là lang thang cơ bản, mà chủ yếu ảnh hưởng đến các kỹ thuật điều chế với các thành phần tần số mạnh gần khu vực DC [3,9]? Các
cao hơn tần số cắt của HPF, càng suy giảm nhiễu
tín hiệu, mà còn nghiêm trọng hơn là đường cơ sở lang thang? Như vậy, có tồn tại một thương mại-off
giữa các mức độ của FLI từ chối và mức độ nghiêm trọng của lang thang cơ bản [10]?
Trong một vỏ hạt, khi xem xét các môi trường hoạt động, có rất nhiều
yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của một hệ thống OWC trong nhà, các bao gồm số lượng, loại và vị trí của nguồn ánh sáng artifiial trong một căn phòng; vị trí, định hướng và hướng của máy phát và máy thu; ánh sáng xung quanh tự nhiên, và nếu như vậy,
kích thước và vị trí của cửa sổ? Do sự hiện hữu của một số lượng lớn các yếu tố, đó là thuận tiện để đánh giá hiệu suất hệ thống bằng cách xem xét một điển hình
môi trường trong nhà? Hai trường hợp điều kiện ánh sáng môi trường được điều tra, đây là những
trường hợp 1: Không can thiệp: tự nhiên (mặt trời) ánh sáng xung quanh, tạo ra trung bình
dòng quang IB của 200 μA?
Trường hợp 2: FLI: ánh sáng xung quanh tự nhiên như trong trường hợp 1, cộng với ballast- điện tử hướng
ánh sáng huỳnh quang, tạo ra một dòng quang trung bình của 2 μA, như vậy cho một
tổng dòng quang nền trung bình của 202 μA?
Tần số chuyển mạch của 37? 5 kHz được chọn?
5.2 Ảnh hưởng của FLI mà không có điện cao lọc thông
Trong phần này, chúng ta xem xét một số đề án điều chế bao gồm OOK, PPM
và DPIM ở mức dữ liệu khác nhau, và làm thế nào họ đang bị bóp méo bởi sự bao gồm của FLI?
Không có hình thức fitering hoặc kỹ thuật bồi thường khác sẽ được sử dụng để loại bỏ
sự can thiệp? Để so sánh phương án điều chế khác nhau dưới kênh khác nhau
điều kiện, hai chỉ số chính được sử dụng như là thách thức dưới đây:
1? Bình thường yêu cầu năng lượng quang học (NOPR): Các NOPR của một hệ thống được
tính toán bằng cách bình thường các điện quang cần thiết để đạt được mong muốn
hệ thống Phân tích Hiệu suất 269
bit / slot xác suất lỗi ξ trong kênh can thiệp của OOK
hệ thống tại 1 Mbps trong một lý tưởng kênh AWGN mà không có sự can thiệp,
NOPR = điện quang cần thiết để đạt được
lại điện quang
Giữ
quired để đạt được ξ cho bps OOK @ M1 trong kênh lý tưởng
(5? 1)
2? Quang điện hình phạt (OPP): Các OPP của một hệ thống được tính bằng cách
bình thường hóa năng lượng quang học cần thiết để đạt được xác suất lỗi của ξ
trong kênh nhiễu với các kênh AWGN lý tưởng mà không
can thiệp (các thông số hệ thống khác như điều chế-bit loại tỷ lệ
vẫn như cũ),
OPP = điện quang cần thiết để đạt được ξ
điện quang cần thiết để đạt ξ trong một kênh AWGN lý tưởng (5 2)?
Để đạt được khả thi lần chạy mô phỏng, một số giả định được yêu cầu, như
được mô tả dưới đây:
1? Với tần số chuyển mạch của 37? 5 kHz, có 750 chu kỳ của các thành phần highfrequency mỗi chu kỳ của các thành phần tần số thấp, và do đó,
các thành phần tần số thấp có thể được giả định là một bù đắp đó là
không đổi theo thời gian của một chu kỳ thành phần tần số cao? Thay
vì đánh giá tất cả trong số 750 bù đắp giá trị, một đơn bù đắp được sử dụng, đó là
bằng với giá trị RMS của các thành phần tần số thấp của can nhiễu
tín hiệu, thực hiện trên một chu kỳ hoàn chỉnh, có nghĩa là, 20 ms? Như vậy, hai tín hiệu can thiệp mới được tạo ra, một là một chu kỳ tần số cao duy nhất cộng với
sự bù đắp và người còn lại là một chu kỳ tần số cao duy nhất trừ đi bù đắp? Đối với mỗi khoảng thời gian bit, xác suất lỗi được tính cho cả hai tín hiệu
và sau đó là giá trị trung bình được lấy? Điều này cho phép giảm signifiant trong thời gian tính toán, bởi vì chỉ có một chu kỳ tần số cao cần được xem xét
để đánh giá xác suất lỗi?
2? Trong tất cả các mô phỏng trong chương này mô phỏng nhiễu thấp và highfrequency thực tế được bổ sung vào các tín hiệu dữ liệu mong muốn? Tuy nhiên,
thời gian của tín hiệu mô phỏng có thể ngắn hơn nhiều so với một hoàn thiện
chu kỳ của các thành phần tần số thấp? Mỗi phòng trong số mô phỏng do đó
bắt đầu tại một số điểm ngẫu nhiên trong chu kỳ tần số thấp?
3? Trong nghiên cứu này, xác suất lỗi là 10-6 được lấy làm tiêu chuẩn và được sử dụng trong
tất cả các tính toán của OPP và sau đây NOPR?
5.2.1 phù hợp thu lọc
Các sơ đồ khối của một hệ thống thông tin liên lạc OWC điển hình sử dụng một lần xuất
thu fiter được hiển thị trong hình 5? 1? Các bộ mã hóa và giải mã phải được tích hợp
tại máy phát và máy thu cho các đề án điều chế khác hơn OOK? Các fiter phát có một đáp ứng xung hình chữ nhật p đơn vị biên độ (t), với thời gian
của một bit, Tb? Đầu ra của fiter phát được thu nhỏ lại bởi các cao điểm phát hiện
270 Optical Wireless Communications
tín hiệu quang điện 2RPavg, trong đó R là nhạy tách sóng quang và Pavg là
đã nhận công suất tín hiệu quang học trung bình? Các huỳnh quang ánh sáng gây ra dòng quang,
m
FLT), sau đó được bổ sung vào các tín hiệu, cùng với các tín hiệu độc lập tiếng ồn shot, n (t),
được mô hình hóa như là màu trắng và Gaussian, với mật độ phổ công suất hai mặt
(PSD ) Không / 2 = qIB? IB là dòng quang trung bình tạo ra bởi ánh sáng nền,
mà được lấy làm 202 μA? Trong phần này, các HPF được bỏ đi và tín hiệu phát hiện được truyền trực tiếp cho một đơn vị năng lượng fiter với một phản ứng xung r (t), mà là
phù hợp với p (t)? Sản lượng fiter được lấy mẫu tại cuối mỗi khoảng thời gian bit, và một
hoặc không được phân công phụ thuộc vào việc liệu các tín hiệu trên hoặc dưới ngưỡng
mức vào những giây lấy mẫu? Mức ngưỡng được thiết lập để giá trị tối ưu của
α
opt = RPavg BT, đó là vào khoảng giữa mong đợi một và không cấp?
Các flwchart cho các mô phỏng của OOK-NRZ được thể hiện trong hình 5? 2?
Xem xét một hệ thống tuyến tính, xác suất lỗi trong sự hiện diện của FLI có thể được
tính toán bằng cách riêng biệt điều trị các FLI và tín hiệu điều chế ở khớp
đầu vào fiter? Đối với hệ thống OOK, các kết quả lấy mẫu tại các fiter phù hợp trong
trường hợp không có bất cứ khiếm khuyết là 2RPavg BT và 0 cho nhị phân '1' và '0', tương ứng?
Các đầu ra của các khớp fiter do tín hiệu FLI, lấy mẫu tại các Cuối mỗi chút
thời gian, được cho là [3]
mmt tr
k
= ⊗fl () () tk = τ (5? 3)
nơi τ là sam