大氣湍流模型對(duì)OAM復(fù)用通信系統(tǒng)的串?dāng)_及抑制方法研究.pdf

1、與頻率、時(shí)間、正交碼片等自由度一樣，軌道角動(dòng)量(orbital angular momentum，OAM)為復(fù)用技術(shù)提供了一種新的自由度?；谲壍澜莿?dòng)量復(fù)用的通信系統(tǒng)可極大地提升系統(tǒng)傳輸速率、增加頻譜利用率。然而，自由空間的 OAM復(fù)用通信系統(tǒng)不可避免地受到大氣湍流的影響，OAM串?dāng)_嚴(yán)重地影響了系統(tǒng)通信質(zhì)量。因而，大氣湍流對(duì)OAM復(fù)用通信系統(tǒng)的串?dāng)_及抑制方法的研究對(duì)OAM的研究具有重要理論意義和參考價(jià)值。論文的主要研究工作如下。

2、　　(1)論文研究了Kolmogorov模型大氣湍流對(duì)OAM復(fù)用通信系統(tǒng)的串?dāng)_及抑制方法。首先，分析了Kolmogorov模型大氣湍流對(duì)OAM復(fù)用通信系統(tǒng)的光相位、強(qiáng)度和誤碼率的影響；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合多入多出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)信道均衡的方法，給出了一種基于 MIMO均衡抑制大氣湍流對(duì) OAM復(fù)用通信系統(tǒng)串?dāng)_的通信方案。研究結(jié)果表明， Kolmogorov模型大氣湍流破壞OAM光的

3、相位，影響著光強(qiáng)度的分布，導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率的增大；同時(shí)，MIMO信道均衡方法能夠有效地抑制大氣湍流對(duì)OAM復(fù)用通信系統(tǒng)的影響，且不同均衡算法對(duì)OAM復(fù)用通信系統(tǒng)中的串?dāng)_具有不同的抑制。在弱、中強(qiáng)度湍流((C2n)＜10-14)情況下，需要訓(xùn)練序列的遞歸最小二乘算法(Recursive Least Squares, RLS)使均衡后系統(tǒng)誤碼率降低了1到3個(gè)數(shù)量級(jí)；不需要訓(xùn)練序列的恒模盲均衡算法(ConstantModule Algorith

4、m,CMA)僅能使系統(tǒng)誤碼率降低了0.5到1個(gè)數(shù)量級(jí)；改進(jìn)的RLS-CMA半盲均衡算法僅需要RLS算法一半的訓(xùn)練序列，可獲得與RLS算法相近的誤碼率性能。
　　(2)論文研究了non-Kolmogorov模型大氣湍流對(duì)OAM復(fù)用通信系統(tǒng)的串?dāng)_及抑制方法。首先分析了non-Kolmogorov模型大氣湍流對(duì)OAM復(fù)用通信系統(tǒng)的影響，主要從non-Kolmogorov大氣湍流產(chǎn)生的像差對(duì)OAM光子概率分布的影響和non-Kolmogo

5、rov模型大氣湍流對(duì)OAM光相位、強(qiáng)度、系統(tǒng)誤碼率的影響等幾個(gè)方面進(jìn)行分析。考慮到MIMO均衡方法能夠有效抑制Kolmogorov模型下OAM復(fù)用通信系統(tǒng)的串?dāng)_，設(shè)計(jì)基于MIMO均衡的抑制non-Kolmogorov大氣湍流對(duì) OAM復(fù)用通信系統(tǒng)串?dāng)_的通信方案。仿真結(jié)果表明，non-Kolmogorov大氣湍流產(chǎn)生的澤尼克波面傾斜像差、像散像差、慧差像差均會(huì)使OAM光子概率分布產(chǎn)生變化；non-Kolmogorov大氣湍流模型破壞OAM