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可见光通信系统中的空间无载波幅度和相位调制技术
摘要： 本文提出了一种空间无载波幅度和相位调制（S-CAP）技术，作为提升传统CAP方案频谱效率的物理层解决方案，同时保持其低复杂度的收发器设计。该技术针对采用可见光通信技术的系统进行了研究与验证。通过理论推导并仿真验证了视距传播（LOS）环境下用户设备空间比特与信号比特联合检测的解析表达式，同时分析了多径传播和用户移动性对所提S-CAP误码率（BER）性能的影响。研究发现：LOS场景下S-CAP的BER性能由最小信道增益hmin、信号星座点及信道增益差异Δ|h|共同决定。随后引入功率因子不平衡（PFI）和多光电探测器（PDs）来提升性能并抑制信道损伤，其中PFI和PDs在LOS场景中分别实现了33.5dB和43dB的信噪比增益。该方案是CAP技术在多输入多输出系统中的创新实现，展现出作为可见光通信技术适用物理层解决方案的潜力。
关键词： 多输入多输出（MIMO）、可见光通信（VLC）、无载波幅度相位调制（CAP）、多径传播、空间调制（SM）
更新于2025-09-23 07:52:07
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基于动态多参数WFRFT的安全空间调制
摘要： 提出了一种基于动态多参数加权型分数阶傅里叶变换（WFRFT）的新型安全空间调制（SM）方案，简称为SMW。每个合法发射机在信号传输至天线前对空间调制超符号进行WFRFT处理，其参数通过传输比特动态更新。每个合法接收机采用逆WFRFT解调接收信号，其参数同样基于恢复比特采用与发射机相同的更新策略动态生成。该方案设计了WFRFT参数的动态更新策略。由于被动窃听者既不知晓初始WFRFT参数，也无法获知由传输比特指示的动态更新策略，因而无法还原原始信息，从而确保了合法收发端之间的通信安全。此外，我们建立了最大似然（ML）检测器，并分析了保密容量与误码率上界。仿真表明，所提SMW方案能实现高保密容量，在恶化窃听者误码率的同时保持合法接收机低误码率性能。
关键词： 空间调制（SM）、最大似然检测器、误码率上界、物理层安全、加权分数傅里叶变换、保密容量
更新于2025-09-24 03:57:13
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基于光学极化的MIMO-OFDM系统与全广义索引空间LED调制
摘要： 本文提出了一种新型高效可见光通信(VLC)调制技术——极坐标全广义索引空间(PFGIS)调制发光二极管(LED)，用于基于正交频分复用(OFDM)的多输入多输出(MIMO)光学极化系统(MIMO-POFDM)。PFGIS是一种频谱效率(SE)调制方案，为解决OFDM信号整形问题提供了优雅方案，并能提升光学MIMO-OFDM系统的频谱效率。该技术将笛卡尔复数OFDM信号转换为极坐标OFDM(POFDM)，利用激活LED的索引传递POFDM信号分量，同时将LED的空间位置作为空间调制(SM)载体。在空间调制中，用于数据传输的LED索引从选择两个LED扩展至选择全部/多个LED，从而使系统可达数据率随LED数量线性增长。相比现有OFDM光LED索引调制技术，PFGIS在较少LED数量下仍能实现更高频谱效率。仿真结果证实，相较于最新LED索引调制OFDM方案，所提PFGIS技术在提升可达数据率和降低误码率方面均具显著优势。
关键词： 多输入多输出（MIMO）、空间调制（SM）、可见光通信（VLC）、极化全广义索引空间调制（PFGIS）、基于光极化的正交频分复用（MIMO-POFDM）、频谱效率（SE）
更新于2025-09-19 17:13:59
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利用光干扰增强空间调制辅助可见光通信系统的保密性能
摘要： 为提升空间调制（SM）辅助可见光通信（VLC）系统的保密性能，本文提出一种光学干扰辅助的保密增强方案。该方案中发射端（Alice）在幅度与功率约束条件下同步发送光学干扰信号与保密信号，其中光学干扰信号采用截断高斯分布以满足约束条件。针对信道输入分布具有有限离散支撑集的情况，系统分析了光学干扰辅助SM-VLC系统的保密性能指标，包括平均互信息（AMI）、AMI下界及其闭式近似表达式、以及可达保密速率。此外，还研究了带光学干扰的SM-VLC系统功率分配问题。最后通过大量仿真实验验证分析结果，并刻画了保密性能与误码率（BER）的权衡关系。
关键词： 物理层安全（PLS）、可见光通信（VLC）、空间调制（SM）、功率分配、可达保密速率、光学干扰
更新于2025-09-04 15:30:14