【摘要】：針對(duì)大氣激光通信中由大氣湍流引起的系統(tǒng)性能下降問題,研究了基于物理層自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)和數(shù)據(jù)鏈路層混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳(HARQ)的大氣激光通信跨層系統(tǒng)性能。在建立了大氣湍流信道瞬時(shí)信噪比模型的基礎(chǔ)上,建立了大氣激光通信AMC-HARQ系統(tǒng)模型,并推導(dǎo)了系統(tǒng)誤包率和頻帶利用率公式,最后在雙伽馬信道模型下進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明,大氣激光通信AMC-HARQ系統(tǒng)能夠在保證一定誤包性能的條件下,大大提高系統(tǒng)頻帶利用率,提高單一應(yīng)用AMC時(shí)的系統(tǒng)誤包性能。隨著重傳次數(shù)增加,誤包率和頻帶利用率均提高,但頻帶利用率增幅隨重傳次數(shù)增加而減小。
【圖文】：

篤釵す饌ㄐ胖校噼牧饜諾瀾銜尷咄ㄐ胖械母咚?信道或萊斯信道更復(fù)雜、碼速率更高、調(diào)制方式不同，因此不能完全照搬射頻通信在相關(guān)領(lǐng)域的研究成果。本文在對(duì)大氣湍流信道分析建模的基礎(chǔ)上，聯(lián)合大氣激光通信物理層的AMC與數(shù)據(jù)鏈路層的HAＲQ進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析了系統(tǒng)性能，并給出了系統(tǒng)誤包率和頻帶利用率公式。仿真分析了不同參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。本文研究?jī)?nèi)容在自適應(yīng)激光通信和星地、空地激光通信領(lǐng)域具有重要的理論指導(dǎo)意義和應(yīng)用價(jià)值。2大氣激光通信AMC－HAＲQ系統(tǒng)2．1系統(tǒng)模型大氣激光通信AMC－HAＲQ系統(tǒng)示意圖如圖1所示。在物理層，AMC根據(jù)接收端對(duì)信道狀態(tài)———信噪比的估計(jì)，通過射頻反饋信道控制發(fā)送端改變調(diào)制階數(shù)和編碼碼率，在信道質(zhì)量較好時(shí)，提高傳輸速率獲得較大的頻帶利用率，而當(dāng)信道質(zhì)量下降時(shí)，相應(yīng)的降低傳輸速率，最終達(dá)到提高平均頻譜效率的目的。在數(shù)據(jù)鏈路層，HAＲQ首先通過前向糾錯(cuò)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行糾錯(cuò)，然后再經(jīng)過檢錯(cuò)碼進(jìn)行檢錯(cuò)，若檢驗(yàn)結(jié)果顯示數(shù)據(jù)包譯碼正確，接收端則向發(fā)送端發(fā)送正確接收信號(hào)(ACK)，發(fā)送端繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)信息數(shù)據(jù)包;若糾錯(cuò)后的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)仍含有錯(cuò)誤信息，接收端則向發(fā)送端發(fā)送錯(cuò)誤接收信號(hào)(NAK)，發(fā)送端根據(jù)預(yù)先確定的傳送方案重新發(fā)送該信息數(shù)據(jù)包，如此重復(fù)下去，直到信息數(shù)據(jù)包被正確接收或者達(dá)到最大傳輸次數(shù)，則開始下一個(gè)新的信息數(shù)據(jù)包。物理層的AMC根據(jù)信道瞬時(shí)狀態(tài)選擇合適的傳輸參數(shù)，提供了一種對(duì)信道的粗略適應(yīng)。而HAＲQ在此基礎(chǔ)上對(duì)傳輸參數(shù)精確調(diào)整，以更精確地適應(yīng)信道變化，這就實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)跨層優(yōu)化。圖1大氣激光通信AMC－HAＲQ系統(tǒng)示意圖Fig．1Schematicdiagramoftheadaptivemodulationcodingsystemforatmosphericlasercommunication在物理層，發(fā)送端提供幾種經(jīng)

均頻帶利用率為:Sephy=∑ni=1Ｒ(i)Pr(i)=∑ni=1Fγ(γi+1)rilog2Mi－∑ni=1Fγ(γi)rilog2Mi(21)當(dāng)考慮AMC與HAＲQ相結(jié)合時(shí)，由于每個(gè)數(shù)據(jù)包平均傳輸了N－次，，此時(shí)，系統(tǒng)的平均頻帶利用率為:Selink=SephyN－(p，Nmax)(22)3仿真分析假設(shè)自適應(yīng)調(diào)制編碼有五種傳輸模式，如表1所示。在大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)C2n=5×10－15m－23，激光波長(zhǎng)λ=1550nm，傳輸距離L=1500m條件下，每一種模式的誤包率仿真曲線如圖2所示。從圖2中可以看出，隨著MCS1－MCS5的頻帶利用率依次提高，其誤包性能依次下降，在PEＲ=10－4時(shí)，MCS5所需信噪比MCS1高3．5dB。表1MCS1－MCS5調(diào)制階數(shù)、碼率及頻帶利用率Tab．1Modulationorder，coderate，andbandwidthutilizationofMCS1－MCS5MCSModulationorderandcoderateBandwidthutilization(bit/s/Hz)MCS14－PAM，r=1/40．5MCS24－PAM，r=1/21MCS34－PAM，r=3/41．5MCS48－PAM，r=3/42．25MCS516－PAM，r=3/43圖2五種傳輸模式在湍流信道下的誤包率Fig．2PacketerrorratecurveoffiveMCSsunderweakturbulencechannel假設(shè)給定的數(shù)據(jù)鏈路層目標(biāo)誤包率Plink=10－4，最大重傳次數(shù)Nmax分別為0，1，2，3。根據(jù)式(2)和1408激光與紅外第47卷
【作者單位】： 電子工程學(xué)院脈沖功率激光技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.61571446)資助
【分類號(hào)】：TN929.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李宏偉;趙愛新;;大氣激光通信技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用[J];科技咨詢導(dǎo)報(bào);2007年03期

2 楊乾遠(yuǎn);郭軍;莫海濤;衛(wèi)斌;;大氣激光通信的自動(dòng)跟瞄技術(shù)探討[J];廣西通信技術(shù);2009年02期

3 龔義森;張明;;大氣激光通信的發(fā)展和應(yīng)用[J];軍事通信技術(shù);1985年04期

4 王蔚然，袁宏春;大氣激光通信的跟瞄系統(tǒng)[J];地質(zhì)科技管理;1994年03期

5 溫濤,魏急波,馬東堂;移動(dòng)大氣激光通信中接收視場(chǎng)角的研究與分析[J];紅外技術(shù);2003年05期

6 鄧代竹,郭華福;多發(fā)射機(jī)在大氣激光通信中的應(yīng)用[J];光學(xué)與光電技術(shù);2005年04期

7 譚大川,史清白,范天泉;大氣激光通信機(jī)的設(shè)計(jì)[J];光電工程;2005年11期

8 王俊生,田波,崔一平;大氣激光通信技術(shù)[J];電子器件;2005年01期

9 余楊;張旭蘋;;大氣激光通信機(jī)的光學(xué)模型和物理實(shí)現(xiàn)研究[J];激光雜志;2006年01期

10 王志勇;袁強(qiáng);陳旭輝;孫暉;;一種大氣激光通信機(jī)的總體設(shè)計(jì)[J];通信技術(shù);2007年09期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 蔣麗娟;朱道偉;;大氣激光通信技術(shù)及其應(yīng)用[A];廣西光學(xué)學(xué)會(huì)2002年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2002年

2 馬東堂;華衛(wèi)令;魏急波;;多光束大氣激光通信中激光光源的溫度場(chǎng)分析[A];大珩先生九十華誕文集暨中國光學(xué)學(xué)會(huì)2004年學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2004年

3 焦榮;柯熙政;張華;;多業(yè)務(wù)大氣激光通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];2007'儀表，自動(dòng)化及先進(jìn)集成技術(shù)大會(huì)論文集（一）[C];2007年

4 陳曉華;戴佳;;航機(jī)大氣激光通信(網(wǎng))的研究與實(shí)現(xiàn)[A];中國航空學(xué)會(huì)信號(hào)與信息處理專業(yè)全國第八屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

5 殷祖燾;段志姣;;淺談大氣激光通信系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)方法[A];第十三屆全國光學(xué)測(cè)試學(xué)術(shù)討論會(huì)論文（摘要集）[C];2010年

6 解東宏;廖曉敏;劉向陽;崔玉萍;;大氣激光通信系統(tǒng)在應(yīng)急救援中的應(yīng)用[A];2013第一屆中國指揮控制大會(huì)論文集[C];2013年

7 蔣麗娟;朱道偉;;大氣激光通信WDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

8 楊利紅;柯熙政;魏時(shí)光;;大氣激光通信中光PPM偏振調(diào)制的硬件設(shè)計(jì)及其仿真實(shí)驗(yàn)[A];2008中國儀器儀表與測(cè)控技術(shù)進(jìn)展大會(huì)論文集（Ⅱ）[C];2008年

9 王惠琴;;大氣激光通信中V-BLAST碼的研究與實(shí)現(xiàn)[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

10 徐衛(wèi)中;楊萬麟;;一種HSDPA用戶HARQ進(jìn)程數(shù)的優(yōu)化方法[A];2008通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十三屆全國青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 王平;移動(dòng)式大氣激光通信信號(hào)接收新方法研究 獲2006年國家自然科學(xué)基金研究計(jì)劃項(xiàng)目—青年科學(xué)基金項(xiàng)目[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 王勇;大氣激光通信中正交頻分復(fù)用技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

2 易湘;大氣激光通信中光強(qiáng)閃爍及其抑制技術(shù)的研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

3 馬東堂;大氣激光通信中的多光束發(fā)射和接收技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2004年

4 張璐;大氣激光通信中隨機(jī)光信號(hào)的建模和檢測(cè)算法研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 閆瑞青;斜程大氣激光通信系統(tǒng)誤碼率分析[D];西安電子科技大學(xué);2014年

2 費(fèi)海榮;基于大氣激光通信的綜合業(yè)務(wù)通信平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];南京郵電大學(xué);2016年

3 萬倩蕓;大氣激光通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)的研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

4 覃嬌;指數(shù)威布爾信道下熱噪聲和散粒噪聲對(duì)大氣激光通信系統(tǒng)誤碼性能影響研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

5 王文量;大氣激光通信光功率實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的研究[D];華中科技大學(xué);2016年

6 付麗;大氣激光通信仿真軟件平臺(tái)[D];西安理工大學(xué);2010年

7 張先武;大氣激光通信脈沖位置編碼技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2011年

8 張杰;無線大氣激光通信損耗特性研究[D];東南大學(xué);2004年

9 孟楷;高效率、高速率大氣激光通信接收技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2011年

10 苗琳;大氣激光通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆抡嫜芯縖D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2551495