本文關(guān)鍵詞：自由空間光通信系統(tǒng)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)的研究

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【摘要】：自由空間光通信(FSO)又稱(chēng)大氣光通信,自20世紀(jì)90年代以來(lái)已經(jīng)成為光通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)的光纖通信,自由空間光通信最大的特點(diǎn)是使光信號(hào)脫離了光纖的束縛,可以應(yīng)用在一些環(huán)境特殊的場(chǎng)合�？偟膩�(lái)說(shuō),自由空間光通信的優(yōu)點(diǎn)在于：信號(hào)頻率極高,不易受周?chē)姶挪ǖ母蓴_；容量極大,可達(dá)到每秒千兆級(jí)單位的傳輸速度；獨(dú)立的通信頻帶,不擠占現(xiàn)有信號(hào)的頻帶資源。但是,對(duì)于自由空間光通信系統(tǒng),雖然有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),但也有明顯的缺陷：光信號(hào)暴露在大氣信道中,極易受到大氣活動(dòng)的影響。大氣信道的活動(dòng)狀態(tài)往往是隨機(jī)的、不規(guī)律的,而由于大氣信道的不規(guī)律活動(dòng),常常對(duì)通信系統(tǒng)的性能造成極大的損害,甚至通信中斷。而采用新型的、適合于自由空間光通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)方式,可以在最大程度上降低大氣信道活動(dòng)對(duì)通信系統(tǒng)性能的影響,對(duì)整個(gè)FSO技術(shù)的推進(jìn)和發(fā)展都有著積極的意義。 本文對(duì)自由空間光通信系統(tǒng)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)展開(kāi)研究,研究大氣湍流活動(dòng)對(duì)通信系統(tǒng)性能造成的影響,提出了幾種新型的調(diào)制方法,并進(jìn)行了理論分析和仿真研究。本文主要的研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下 (1)針對(duì)相位隨機(jī)擾動(dòng)影響光信號(hào)的偏振態(tài)的問(wèn)題,提出了一種新型的PolSK調(diào)制方法。該調(diào)制方法采用了兩個(gè)AM調(diào)制器取代了傳統(tǒng)PolSK調(diào)制的單一相位調(diào)制器,很好的避免了光信號(hào)相位變化對(duì)偏振態(tài)的巨大影響,并在理論分析和實(shí)驗(yàn)上證明了該系統(tǒng)的可行性； (2)針對(duì)傳統(tǒng)的PolSK調(diào)制平均發(fā)射功率過(guò)高,而低平均發(fā)射功率的PPM調(diào)制抗湍流性能較差的問(wèn)題,提出了一種新型的結(jié)合兩種調(diào)制優(yōu)勢(shì)的調(diào)制方法：PPM-PolSK調(diào)制。該調(diào)制方式在極大的減少了發(fā)射端的平均發(fā)射功率的同時(shí),提高了系統(tǒng)的抗湍流性能。論文在分析了該調(diào)制系統(tǒng)的性能后,在仿真平臺(tái)上進(jìn)行了仿真,同時(shí)驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果。 (3)針對(duì)多進(jìn)制偏振調(diào)制系統(tǒng)接收端過(guò)于復(fù)雜的問(wèn)題,提出了一種在接收端無(wú)須使用斯托克斯參量接收機(jī)的新型4-PolSK調(diào)制系統(tǒng),并在理論分析和仿真平臺(tái)上驗(yàn)證了該系統(tǒng)的性能。對(duì)于多進(jìn)制偏振位移鍵控技術(shù),雖然能夠極大的提升系統(tǒng)的傳輸效率,但接收端使用斯托克斯參量接收機(jī),極大的增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和不穩(wěn)定性。本文提出了一種新型的4-PolSK通信系統(tǒng),最大的優(yōu)點(diǎn)在于僅使用普通的無(wú)源光器件就可以解調(diào)4-PolSK調(diào)制,極大的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)接收端的復(fù)雜度,同時(shí)仿真平臺(tái)上的結(jié)果證明,該系統(tǒng)能夠在弱湍流環(huán)境下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的傳輸。 (4)針對(duì)在無(wú)線(xiàn)通信下MIMO系統(tǒng)可以極大提升通信系統(tǒng)性能的特點(diǎn),結(jié)合了MIMO系統(tǒng)與CPolSK調(diào)制技術(shù),提出了一種新型的MIMO-CPolSK通信系統(tǒng)。在弱湍流信道下的對(duì)數(shù)高斯分布模型和中強(qiáng)湍流信道下的Gamma-Gamma模型下分析了MIMO-CPolSK系統(tǒng)的誤碼性能,并在MATLAB平臺(tái)上進(jìn)行了仿真。理論分析及仿真結(jié)果均表明,新型的MIMO-CPolSK系統(tǒng)能夠很好的抵抗大氣湍流對(duì)系統(tǒng)本身性能和可靠性的影響,是一種具有實(shí)現(xiàn)價(jià)值的調(diào)制技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】：自由空間光通信 大氣湍流信道 調(diào)制技術(shù) 偏振位移鍵控
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 符號(hào)說(shuō)明10-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 背景課題及意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 論文主要工作和結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第二章 自由空間光通信信道的研究17-33
• 2.1 自由空間光通信信道的組成及特性17-18
• 2.2 自由空間光通信信道衰減效應(yīng)18-23
• 2.2.1 大氣吸收19
• 2.2.2 大氣散射19-20
• 2.2.3 大氣透過(guò)率及大氣衰減20-23
• 2.3 大氣湍流23-31
• 2.3.1 大氣湍流的形成23-24
• 2.3.2 大氣湍流的統(tǒng)計(jì)特性24-26
• 2.3.3 光強(qiáng)閃爍26-30
• 2.3.4 光束展寬30-31
• 2.3.5 光束漂移31
• 2.3.6 大氣湍流效應(yīng)對(duì)FSO系統(tǒng)性能的影響31
• 2.4 幾何衰減31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 偏振位移鍵控調(diào)制技術(shù)在FSO中的應(yīng)用33-61
• 3.1 偏振位移鍵控的調(diào)制原理33-40
• 3.1.1 偏振光的描述33-37
• 3.1.2 偏振位移鍵控調(diào)制的理論分析37-40
• 3.2 偏振位移鍵控調(diào)制的性能分析40-43
• 3.3 偏振位移鍵控調(diào)制仿真與實(shí)驗(yàn)43-49
• 3.3.1 偏振位移鍵控PolSK系統(tǒng)的仿真43-45
• 3.3.2 偏振位移鍵控PolSK試驗(yàn)系統(tǒng)的搭建45-49
• 3.4 PPM-PolSK調(diào)制系統(tǒng)的分析和仿真49-54
• 3.4.1 平均發(fā)射功率50
• 3.4.2 傳輸帶寬50-51
• 3.4.3 傳輸容量51
• 3.4.4 誤碼性能分析51-53
• 3.4.5 PPM-PolSK系統(tǒng)的仿真53-54
• 3.5 高階PolSK調(diào)制方式54-58
• 3.6 圓偏振位移鍵控58-60
• 3.7 本章小結(jié)60-61
• 第四章 MIMO系統(tǒng)在自由空間光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用61-72
• 4.1 MIMO-FSO的信道建模61-65
• 4.2 MIMO-CPolSK調(diào)制系統(tǒng)的性能分析及仿真65-71
• 4.3 本章小結(jié)71-72
• 第五章 總結(jié)和展望72-74
• 致謝74-75
• 作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄75-76
• 參考文獻(xiàn)76-78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：880214