【摘 要】
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随着自由空间光通信技术的不断发展,由点对点激光通信系统向着自由空间光网络系统发展是大势所趋。自由空间光通信具有高速度、高保密性以及高容量等优点,在天地一体化网络建设方面有着广泛应用前景。但是光信号在网络中传输时,光网络节点内部和外部的因素发生信号串扰,导致系统质量降低。因此,为了提高通信质量,分析产生串扰的原因以及有效减少串扰带给通信系统的影响是自由空间光网络研究的重要方向。本文对自由空间光网络中
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随着自由空间光通信技术的不断发展,由点对点激光通信系统向着自由空间光网络系统发展是大势所趋。自由空间光通信具有高速度、高保密性以及高容量等优点,在天地一体化网络建设方面有着广泛应用前景。但是光信号在网络中传输时,光网络节点内部和外部的因素发生信号串扰,导致系统质量降低。因此,为了提高通信质量,分析产生串扰的原因以及有效减少串扰带给通信系统的影响是自由空间光网络研究的重要方向。本文对自由空间光网络中的串扰传输问题进行了研究,主要内容如下:1)分析了自由空间光网络的特性。以NELS星座为例,首先对网络结构进行分析,分析了网络结构的组网方式以及节点构成;然后分析了串扰产生的原因、分类以及串扰对光网络中波长的影响;最后对线性串扰进行初步数学模型分析,为以后建立线性串扰数学模型打下理论基础。2)建立了光网络中节点内的串扰信号的数学统计模型。首先对串扰信号进行分析,分别建立了基于高斯分布的统计分析模型以及基于零阶贝塞尔函数的数学统计分析模型;分析了不同干扰源数量下两种数学统计分析模型的性能。3)根据系统性能提出了变步长CMA-LMS均衡算法。首先简要介绍了自适应均衡中的最小均方误差算法（LMS）以及恒模算法（CMA）;其次本文提出了变步长CMA-LMS自适应均衡算法对光信号和串扰信号进行均衡,并对算法进行上的理论推导。实验结果表明,提出的算法能有效的提高了系统性能。4)对光网络中节点间的串扰信号进行分析并提出了改进的遗传算法。当网络负载为140Erlang时,改进的遗传算法阻塞率比未改进算法阻塞率降低33%,同时,当网络负载一定时,随着波长数量的增加,受到串扰影响的波长数量会随之减少;实验结果表明,通过改进的遗传算法,可以有效选择出受到串扰影响最小的波长组合,提高网络质量。本文的研究成果可以对今后空间全光网络的设计以及可行性提供理论参考。
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