大氣對水平激光通信鏈路信號時(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進(jìn)行通信，激光信號將受大氣影響而產(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)制方式來進(jìn)行通信，大氣對激光信號造成的時(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)境對光信號脈沖展寬與相位展寬的影響對提高水平激光通信鏈路性能具有重要意義。
　　本文針對大氣對水平激光通信鏈路信號的時(shí)域展寬影響問題進(jìn)行深入研究?；诖髿馍⑸溥^程對光信號在大氣中的傳輸進(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傳輸初始角度等參數(shù)對信號展寬的影響。工作主要內(nèi)容包括：⑴基于大氣散射效應(yīng)，建立光信號時(shí)域展寬理論模型，分別針對

3、強(qiáng)度調(diào)制與相位調(diào)制方式分析信號時(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時(shí)域展寬效應(yīng)仿真模型，改進(jìn)了光子自由路徑長度算法，提出了用具有正態(tài)分布模型的隨機(jī)量散射系數(shù)β來代替固定值β計(jì)算每一次光子的自由路徑長度，使仿真結(jié)果更加符合實(shí)n際情況。⑶針對強(qiáng)度調(diào)制方式下水平鏈路光信號時(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傳輸初始角度等參數(shù)對激光信號時(shí)域展寬特性的影響。⑷針對相位調(diào)制