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光无线通信中数字脉冲间隔调制的有序序列检测与屏障信号设计

DOI：10.1109/TCOMM.2018.2890249 期刊：IEEE Transactions on Communications 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 本文提出了一种用于光无线通信中数字脉冲间隔调制（DPIM）的有序序列检测（OSD）方法。该方法利用DPIM序列的稀疏特性，在复杂度大幅降低的情况下实现了与最优最大似然序列检测（MLSD）相当的检测性能。相较于广泛采用的逐样本最优门限检测（OTD），OSD通过抑制误差传播显著提升了误码率（BER）性能。此外，本文还提出了一种带屏障信号的数字脉冲间隔调制（BDPIM），其每K个符号中的最后一个符号被分配更高功率作为插入的屏障信号。采用OSD的BDPIM（BDPIM-OSD）能够限制两个相邻屏障之间的误差传播。为降低使用OSD检测超大分组时的存储延迟，我们进一步提出结合OTD与OSD的BDPIM方案（BDPIM-OTD-OSD），该方案将长序列分割后分段检测。论文分析了DPIM-OTD、DPIM-OSD、BDPIM-OSD和BDPIM-OTD-OSD的平均误码率上界，并通过仿真验证理论分析。研究还通过仿真探讨了无编码和有编码系统中各方案的最优参数设置。仿真结果表明，所提出的OSD和BDPIM方案在不同信道条件下，相比传统方法为无编码和有编码系统均带来显著性能提升。
作者： Shuaishuai Guo，Ki-Hong Park，Mohamed-Slim Alouini
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研究概述 实验方案

研究目的

通过提出有序序列检测（OSD）和屏障信号辅助的数字脉冲间隔调制（BDPIM），以减轻误差传播并降低复杂度，从而提高光无线通信中数字脉冲间隔调制（DPIM）的系统可靠性。

研究成果

所提出的OSD方法在复杂度更低的情况下实现了与最优MLSD相当的误码性能，而BDPIM能有效抑制误差传播，在未编码和编码系统中均展现出更优的可靠性。仿真验证了该方法相比现有方案具有显著的误码率改善优势，推导的理论界为性能提升提供了数学支撑。未来工作可聚焦于近似算法优化及更多信道环境的适配研究。

研究不足

派生近似误码率上界的复杂性涉及复杂积分，难以获得实际洞见；易处理的近似方法存在精度差距。该研究假设信道系数已知且参数设置特定，这在所有现实场景中可能并不成立。对伽马-伽马湍流等其他信道的扩展基于遍历近似，可能无法捕捉所有动态效应。

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