無線光通信中的大氣影響機理及抑制技術(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。當無線光通信鏈路經(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用的一大障礙。 本文針對無線光通信應用，研究大氣對激光傳輸?shù)挠绊憴C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行了計算和分析；在大氣多次散射模型基礎上，基于輻射傳輸理論推導出接收端的漫射強度分量和消弱強度分量計算模型；使用蒙特卡洛光線跟蹤方法計算了不同光學厚度下的激光脈沖傳輸時間響應，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及對應的理論計算模型，通過仿真分析了不同條件下的大氣

3、湍流影響結(jié)果。 第二部分設計了一個野外激光傳輸實驗系統(tǒng)，并在三條不同路徑上開展了激光傳輸實驗。在實驗測量數(shù)據(jù)的基礎上，分析了不同條件下的光強起伏、到達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。 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致的碼間串擾問題，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)性能進行了分析；針對大氣湍流導致的探測信號隨機起伏問題，研究了自適應最優(yōu)閾值判決技術(shù)，給出了相應的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和預測流程，通過仿真對比了最小均方誤差閾值自適應和Kalman濾波閾值自適應的性能；對部分相干光傳輸信道的性能