【摘要】：自由空間光(Free-space Optical,FSO)通信是指使用激光器作為發(fā)射源,大氣作為傳輸介質(zhì)的光通信。FSO具有大帶寬、無需頻譜許可證、高傳輸率等優(yōu)點,近些年來受到普遍關(guān)注。然而因為大氣信道和通信環(huán)境的特殊性,大氣衰減、瞄準誤差等因素對信號傳輸過程中的衰減限制了 FSO系統(tǒng)的通信距離并惡化了通信性能。尤其是在遠程通信中,大氣湍流會造成光強起伏,這將導致通信中斷,其嚴重影響了 FSO的廣泛使用。為了解決這個問題,近幾年中繼輔助傳輸技術(shù)的發(fā)展日益火熱起來,而隨著中繼節(jié)點設(shè)置在不同位置,系統(tǒng)的中斷性能也會發(fā)生變化。正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)具備抗頻率選擇性衰落、有效對抗信號波形間的干擾和較高頻帶利用率等優(yōu)勢適用于衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸,逐漸開始應(yīng)用在FSO通信領(lǐng)域中。OFDM相干探測方式因具有接收靈敏度高、偏振膜色散能力強等優(yōu)點,成為目前性能較好的探測方式。因此,中繼技術(shù)和相干OFDM探測技術(shù)成為提高FSO系統(tǒng)通信性能的研究重點。本文主要研究了相干OFDM串行中繼系統(tǒng)與并行中繼系統(tǒng)的通信性能,在此基礎(chǔ)上分析了中繼節(jié)點位置對FSO系統(tǒng)中斷性能優(yōu)化的影響。并針對接收端相干探測過程中本振光和信號光的頻率穩(wěn)定度的問題進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。具體研究內(nèi)容如下:1.對于中強大氣湍流環(huán)境和遠距離傳輸情況中,提出了 Gamma-Gamma分布大氣信道模型下的相干OFDM串行中繼系統(tǒng)理論模型,對FSO通信串行解碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)中繼系統(tǒng)的中繼位置進行了研究�？紤]大氣衰減、大氣光強閃爍和瞄準誤差對FSO通信中繼系統(tǒng)性能的影響,建立了 FSO通信系統(tǒng)聯(lián)合信道衰減模型�；诖诵诺滥Ｐ�,用MeijerG函數(shù)推導了 FSO相干OFDM串行DF中繼系統(tǒng)端到端的中斷概率閉合表達式。仿真分析了中和強兩種大氣湍流下不同中繼位置的串行解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)。中繼節(jié)點位置的優(yōu)化可以有效地提高FSO通信串行中繼系統(tǒng)的性能。此部分研究為中強大氣湍流環(huán)境需要遠距離通信的實際情況下提供了一種可行性方法,并優(yōu)化了系統(tǒng)的中斷性能。2.對通信性能要求較高且傳輸距離適中的情況下,提出了 Gamma-Gamma分布大氣信道模型下的相干OFDM并行中繼系統(tǒng)理論模型,同樣推導出此系統(tǒng)在聯(lián)合衰減模型下中斷概率的MeijerG閉合表達式。在中強大氣湍流環(huán)境下對并行DF中繼系統(tǒng)進行建模仿真,從中得出并行鏈路數(shù)、湍流強度和中繼節(jié)點位置等因素對中斷概率的影響。此系統(tǒng)模型可以有效提高FSO系統(tǒng)的中斷性能,為相干OFDM-FSO參數(shù)選擇、系統(tǒng)設(shè)計提供了理論依據(jù)。3.提出了一種FSO通信可調(diào)諧光OFDM相干探測裝置,并給出了其具體實現(xiàn)方案。此裝置解決了系統(tǒng)接收端相干探測中本振光和信號光頻率穩(wěn)定度在較高數(shù)量級的問題。
【學位授予單位】：中國計量大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.1
【圖文】：

Ｍ邐１＇如邐Ｆ逡逑圖４．７中繼相干ＯＦＤＭ系統(tǒng)發(fā)射端結(jié)構(gòu)框圖逡逑如圖４．７所示，在系統(tǒng)的發(fā)射端２；中，由低通濾波器ＬＰＦ除去ＯＦＤＭ信號逡逑中的高頻噪聲，然后將ＯＦＤＭ信號送往混頻器中進行頻譜搬移，即與外加高頻逡逑信號ＬＣｈ相乘，將ＯＦＤＭ信號上變頻到中頻上。變頻后的信號由ＢＰＦ去除逡逑高頻和低頻分量的噪聲。因為ＯＦＤＭ信號是雙極性的，必須加入一個較大的直逡逑流偏量在ＯＦＤＭ信號上，這樣可以把負值部分的ＯＦＤＭ信號轉(zhuǎn)化為正值，就逡逑可以確保調(diào)制信號為一個單極性信號。最后由馬赫－曾德爾調(diào)制器（ＭＺＭ）對激光逡逑器進行光強度調(diào)制，調(diào)制到光載波上，實際上ＭＺＭ調(diào)制的是ＯＦＤＭ信號的實逡逑部。調(diào)制后光信號由ＴＡ發(fā)射到大氣信道中。逡逑３２逡逑

邐方案邋１：邋＜，／？邋＝邋２式＞逡逑方案邋２：邋３々＝＜＾，．．ｔｆ逡逑圖５．２并行ＤＦ中繼系統(tǒng)各方案示意圖逡逑Ｊｆ邐ｙ－．．．．．．逡逑言邋0』１邋－邐■逡逑�。戾澹欤悖颍保哄义稀赍澹哄澹掊义蟼溴澹保埃掊澹�，，邐．邋＿邋．邋＿．邋Ｓｃｅｎａｒｉｏ邋２邐－逡逑５邐令’邐邐邐邋Ｓｃｅｎａｒｉｏ邋１逡逑ｗ邋１0－？邋：逡逑丨＋．丨－１邋Ｓｃｅｎｕｄｏ邋０逡逑１０￣１０邐邐邐邐邋邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐逡逑－２０邐－１５邐－１０邋一邋５邐０逡逑Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ邋ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ（ｄＢ）逡逑？邐（ａ）逡逑ｘ［邋＇邋＇邋＇邋＇邋邐邐：ｓ＾邐邋１［邐＇－邋＇ｘ＂邐逡逑ｉ＊邋０．０１邐＾邋０．０１邐／／／逡逑ｉ邐Ｉ邐／／／逡逑４邋ｉ0－４－邐，ｖ邐ｊ邋ｌｏ－４邋－邐，邋／ｙ邐ｉ逡逑ｔ邐．ｙ邐ｔ邐／，｛／逡逑＆邐１０－６邋■邐＿．邋／邐邐邋Ｓｃｅｎａｒｉｏ：邋＆邋ｌ0－？邋．邐Ｊ；＾邐邐邋Ｓｃｅｎａｒｉｏ邋２邐■逡逑｜邋ｌ0－？．邐！邋ｌ0４邋．邐／／７邐ＳＣｅＭｒｉ0ｌ逡逑，／邐Ｓｃｅｎａｒｉｏ０邐，邋／／邐Ｓｃｅｎａｒｉｏ０逡逑１０－ｗ邋Ｌｌ＾Ｉ邐邐邐■邋＞邋邋邐邐邐邐邋１0￣１０邋丨．／邋？邋Ｉ邋．邋邋邐邐邐邐逡逑－２０邐－１５邋一邋１０邐－５邐０邐－２０邐－１５邐－１０邐－５邐０逡逑Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ邋ｔｈｒｅｓｌｉｏｌｄ（ｄＢ）邐Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ邋ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ｛ｄＢ＞逡逑（ｂ）邐（ｃ）逡逑圖５．３中湍流下不同中繼數(shù)目（Ｎ＝２，３，４）的并行ＤＦ中繼系統(tǒng)中斷概率逡逑３８逡逑

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本文編號：2759531