無線光通信中的大氣影響機(jī)理及抑制技術(shù)研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的無線射頻通信已經(jīng)越來越滿足不了人們對通信速率的要求。近年來，無線光通信成為無線通信領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。當(dāng)無線光通信鏈路經(jīng)過大氣信道時，大氣會對激光信號的傳輸產(chǎn)生一系列影響，造成通信系統(tǒng)性能變壞。大氣影響已成為無線光通信推廣應(yīng)用的一大障礙。 本文針對無線光通信應(yīng)用，研究大氣對激光傳輸?shù)挠绊憴C(jī)理及抑制技術(shù)，全文主要包括四個部分。 第一部分主要從理論上研究大氣對無線光通信中激光傳輸?shù)挠绊憴C(jī)理。首先從大

2、氣吸收和散射理論出發(fā)，研究了大氣消光造成的激光功率衰減問題，并對各種能見度下的大氣信道衰減特性進(jìn)行了計(jì)算和分析；在大氣多次散射模型基礎(chǔ)上，基于輻射傳輸理論推導(dǎo)出接收端的漫射強(qiáng)度分量和消弱強(qiáng)度分量計(jì)算模型；使用蒙特卡洛光線跟蹤方法計(jì)算了不同光學(xué)厚度下的激光脈沖傳輸時間響應(yīng)，給出了多次散射大氣信道的傳輸帶寬模型；系統(tǒng)地研究了大氣湍流對激光傳輸?shù)挠绊?，給出了影響通信系統(tǒng)性能的五種大氣湍流效應(yīng)及對應(yīng)的理論計(jì)算模型，通過仿真分析了不同條件下的大氣

3、湍流影響結(jié)果。 第二部分設(shè)計(jì)了一個野外激光傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并在三條不同路徑上開展了激光傳輸實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析了不同條件下的光強(qiáng)起伏、到達(dá)角起伏和焦平面光斑面積的變化情況。通過分析發(fā)現(xiàn)，大孔徑接收、多光束發(fā)射都能夠有效地降低接收光強(qiáng)的衰落深度、衰落概率和衰落頻率。 第三部分建立了大氣信道中的激光功率傳輸模型，分析了不同大氣湍流條件下的光纖耦合效率，為通信系統(tǒng)的功率預(yù)算提供了模型支持；給出了不同近似條件下的AP

4、D信號探測模型，為分析通信系統(tǒng)的性能奠定了基礎(chǔ)。 第四部分針對大氣對激光探測信號產(chǎn)生的三種最終影響，研究了解決方法。為了解決激光脈沖時間展寬導(dǎo)致的碼間串?dāng)_問題，研究了均衡濾波和小波調(diào)制發(fā)射速率分集技術(shù)，通過仿真對系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析；針對大氣湍流導(dǎo)致的探測信號隨機(jī)起伏問題，研究了自適應(yīng)最優(yōu)閾值判決技術(shù)，給出了相應(yīng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和預(yù)測流程，通過仿真對比了最小均方誤差閾值自適應(yīng)和Kalman濾波閾值自適應(yīng)的性能；對部分相干光傳輸信道的性能