大氣湍流影響星地激光通信誤碼率建模與仿真分析.pdf

1、與傳統(tǒng)的微波通信相比，激光通信具有帶寬寬、傳輸速率快、安全保密性好等優(yōu)點(diǎn)，已成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。但是在星地激光通信鏈路中，湍流造成的折射率隨機(jī)變化會(huì)引起接收端的光強(qiáng)起伏和相位起伏，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)信噪比降低，誤碼率升高。因此，研究大氣湍流如何影響星地激光通信的誤碼率具有重要意義。
　　實(shí)驗(yàn)方法研究該問(wèn)題周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，而通過(guò)理論分析往往因?yàn)閰?shù)眾多不能取得精確的結(jié)果，因此本文采用建模仿真的方法進(jìn)行研究。本文重點(diǎn)闡述大氣光學(xué)湍流影響高斯

2、信號(hào)光束整層大氣傳輸?shù)哪Ｐ秃蛿?shù)值仿真算法。并就相干BPSK或非相干OOK探測(cè)方式下，包含或不包含自適應(yīng)光學(xué)校正系統(tǒng)條件下的大氣湍流影響星地激光下行鏈路誤碼率問(wèn)題進(jìn)行了的仿真分析。
　　將高斯光束以一定的天頂角從地球同步軌道衛(wèi)星處出發(fā)經(jīng)過(guò)真空傳輸和大氣傳輸?shù)竭_(dá)地面站點(diǎn)接收端。本文采用等Rytov方差的方法對(duì)大氣湍流廓線模型下的大氣湍流進(jìn)行分層，利用快速傅立葉變換的相位屏生成算法在每一層湍流中間插入一個(gè)隨機(jī)相位屏，令光束在32個(gè)相位屏

3、之間分段傳輸?shù)玫浇邮斩说墓馐鴱?fù)振幅。然后，利用平面波的閃爍指數(shù)和光強(qiáng)概率密度對(duì)高斯光束傳輸結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。最后分別推導(dǎo)了非相干OOK調(diào)制和相干BPSK調(diào)制的光通信系統(tǒng)誤碼率模型，將星地激光下行傳輸結(jié)果帶入誤碼率模型得到大氣湍流對(duì)系統(tǒng)誤碼率的影響。同時(shí)，還利用Zernike多項(xiàng)式相位補(bǔ)償分析了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)通信性能的提高作用。
　　本文建立起來(lái)的星地光通信誤碼率仿真模型對(duì)星地激光通信系統(tǒng)的研制具有參考價(jià)值，可以為通信系統(tǒng)探測(cè)方式、