無(wú)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(wú)線射頻通信已經(jīng)越來(lái)越滿足不了人們對(duì)通信速率的要求。近年來(lái)，無(wú)線光通信成為無(wú)線通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。當(dāng)無(wú)線光通信鏈路經(jīng)過(guò)大氣信道時(shí)，大氣會(huì)對(duì)激光信號(hào)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(wú)線光通信推廣應(yīng)用的一大障礙。 本文針對(duì)無(wú)線光通信應(yīng)用，研究大氣對(duì)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(gè)部分。 第一部分主要從理論上研究大氣對(duì)無(wú)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(wèn)題，并對(duì)各種能見(jiàn)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(shí)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(duì)激光傳輸?shù)挠绊懀o出了影響通信系統(tǒng)性能的五種大氣湍流效應(yīng)及對(duì)應(yīng)的理論計(jì)算模型，通過(guò)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(gè)野外激光傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并在三條不同路徑上開(kāi)展了激光傳輸實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)測(cè)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(guò)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(hào)探測(cè)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(duì)大氣對(duì)激光探測(cè)信號(hào)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(shí)間展寬導(dǎo)致的碼間串?dāng)_問(wèn)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(guò)仿真對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析；針對(duì)大氣湍流導(dǎo)致的探測(cè)信號(hào)隨機(jī)起伏問(wèn)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(cè)流程，通過(guò)仿真對(duì)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(duì)部分相干光傳輸信道的性能