大气信道对无线激光通信影响的研究

• 作 者: 李娣
• 机 构: 桂林电子科技大学
• 出 处: 桂林电子科技大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 无线激光通信 大气信道 衰减特性 误码率 闪烁指数

无线激光通信技术具有无须授权执照、安全保密性强、抗干扰能力强、传输速率高、灵活快捷等优点,非常适合应急通信、临时通信等场合,应用前景非常广阔。由于近地面无线激光通信以大气为传输媒质,大气信道的特性对通信系统性能的影响非常重要。本文重点研究大气衰减和湍流效应对无线激光通信的影响。　　首先,从大气的吸收和散射理论出发,研究了大气衰减信道中气溶胶粒子和雨、雾天气条件下的激光衰减特性。分别总结了霾、雨和雾衰减的经验模型,应用 Mie理论计算了激光的特征衰减并与经验模型进行比较。建立了雨雾信道中的误码率模型,并分析了降雨率、大气能见度与误码率的关系。　　其次,基于修正的Rytov方法推导出平面波和球面波在湍流大气中的闪烁特性,并对湍流内尺度的影响因素进行了数值分析。结果表明修正后的闪烁指数可适用于弱湍流至强湍流区,在弱湍流区,湍流的内尺度对闪烁指数影响不大,但在中等湍流以上区域,内尺度对闪烁指数的影响很明显。研究了近地水平链路和地-空斜程链路的光强起伏引起的闪烁损耗问题。分析了激光波长、湍流强度、传输距离及发射仰角等因素对闪烁损耗的贡献。建立了湍流信道中光强起伏引起的误码率模型。研究表明,光强起伏引起的误码率与湍流强度、激光波长、传输距离和系统调制方式等因素密切相关。　　最后,针对大气湍流信道给无线激光通信系统带来的不利影响,研究了采用部分相干光和多光束发射技术来抑制光强起伏、改善系统的误码率。结果表明,在弱湍流区,采用部分相干光源可有效降低光强起伏和误码率。光源相干性越差,光束受湍流的影响就越小。增加多光束发射的孔径数目和各相邻孔径间距,都能够降低大气湍流的影响,减小光强起伏方差和系统误码率。