大氣對(duì)水平激光通信鏈路信號(hào)時(shí)域展寬特性研究.pdf

1、自由空間光通信系統(tǒng)以其設(shè)備架構(gòu)方便快速、大容量通信、高保密性等許多明顯優(yōu)于光纖通信系統(tǒng)的特點(diǎn)而成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)。其中水平激光通信鏈路利用激光在大氣中傳輸來(lái)進(jìn)行通信，激光信號(hào)將受大氣影響而產(chǎn)生能量衰減，同時(shí)發(fā)生時(shí)域展寬。而激光信號(hào)的時(shí)域展寬是制約自由空間光通信系統(tǒng)通信速率的進(jìn)一步提高的主要因素。自由空間光通信系統(tǒng)一般采用了IM/DD方式或者DPSK相位調(diào)制方式來(lái)進(jìn)行通信，大氣對(duì)激光信號(hào)造成的時(shí)域展寬現(xiàn)象在這兩種方式下的影響分別表現(xiàn)為脈沖

2、展寬和相位展寬。分析大氣環(huán)境對(duì)光信號(hào)脈沖展寬與相位展寬的影響對(duì)提高水平激光通信鏈路性能具有重要意義。
　　本文針對(duì)大氣對(duì)水平激光通信鏈路信號(hào)的時(shí)域展寬影響問(wèn)題進(jìn)行深入研究。基于大氣散射過(guò)程對(duì)光信號(hào)在大氣中的傳輸進(jìn)行了理論分析和數(shù)值仿真。在此基礎(chǔ)上針對(duì)強(qiáng)度調(diào)制和相位調(diào)制方式，討論了大氣傳輸距離、大氣氣溶膠粒子濃度和大氣中信號(hào)傳輸初始角度等參數(shù)對(duì)信號(hào)展寬的影響。工作主要內(nèi)容包括：⑴基于大氣散射效應(yīng)，建立光信號(hào)時(shí)域展寬理論模型，分別針對(duì)

3、強(qiáng)度調(diào)制與相位調(diào)制方式分析信號(hào)時(shí)域展寬機(jī)理。⑵基于蒙特卡羅方法建立了水平激光鏈路光信號(hào)時(shí)域展寬效應(yīng)仿真模型，改進(jìn)了光子自由路徑長(zhǎng)度算法，提出了用具有正態(tài)分布模型的隨機(jī)量散射系數(shù)β來(lái)代替固定值β計(jì)算每一次光子的自由路徑長(zhǎng)度，使仿真結(jié)果更加符合實(shí)n際情況。⑶針對(duì)強(qiáng)度調(diào)制方式下水平鏈路光信號(hào)時(shí)域展寬效應(yīng)進(jìn)行了理論分析和仿真研究，深入分析了大氣傳輸距離、大氣氣溶膠粒子濃度和大氣中信號(hào)傳輸初始角度等參數(shù)對(duì)激光信號(hào)時(shí)域展寬特性的影響。⑷針對(duì)相位調(diào)制