【摘要】：為了提高光通信的質(zhì)量,本文采用MIMO系統(tǒng)替代SISO系統(tǒng)。首先利用光強起伏模型從整體上對MIMO系統(tǒng)和SISO系統(tǒng)進行比較,然后在現(xiàn)有技術條件下對三種典型MIMO系統(tǒng)和SISO系統(tǒng)的關鍵性能指標進行了對比,綜合篩選出性能較優(yōu)的4×4 MIMO系統(tǒng)作進一步的光通信仿真。結(jié)果顯示,4×4 MIMO系統(tǒng)具有清晰的眼圖,較低的誤碼率和合適的功率增益,并且其關鍵性能相較于SISO系統(tǒng)提升明顯,這都表明該系統(tǒng)通信性能可靠,在光通信方面具備一定的優(yōu)勢。
【圖文】：

小，就可以對通信系統(tǒng)整體性能進行定性的衡量。以獨立衰落的瑞利信道為前提，取對數(shù)振幅x的均值為〈x〉，方差為σ2x，則光強起伏概率密度函數(shù)為:PI(I)=122i幡笑襵Iexp－(ln(II0)－2〈x〉)28σ2{}x(1)式中，I為接收光強;I0為平均接收光強。設置通信條件如下:在近地大氣水平鏈路中，傳輸距離為2km，大氣信道的衰減系數(shù)為5dB/km(適用于一般的氣象條件)［4］，，觀察當發(fā)射光束數(shù)目分別為1，2，4，8，16，大氣衰減和多徑效應引起的接收光強起伏概率密度函數(shù)如圖1所示。圖1不同收發(fā)光束的光強起伏概率密度Fig．1Intensityfluctuationprobabilitydensityofdifferentreceivingandsendingbeam由圖可以看出:隨著收發(fā)光束的增加，光強起伏依次減弱。若是單光束發(fā)射，由圖可知強度起伏非常大，曲線接近于對數(shù)分布。隨著發(fā)射光束數(shù)目的增加，曲線更接近于正態(tài)分布。這說明了MIMO系統(tǒng)相比于SISO系統(tǒng)能夠更為穩(wěn)定的傳輸光信號［5］，而且這種穩(wěn)定性隨著收發(fā)天線數(shù)目的增加而增強。4光通信系統(tǒng)關鍵性能指標4．1信道容量在光通信系統(tǒng)中，信道容量指信道能無錯誤傳送的最大信息率。它是衡量通信系統(tǒng)性能好壞的重要指標［6］。通過在特定的大氣信道條件下模擬MI-MO光通信系統(tǒng)的信道容量和收發(fā)天線數(shù)目的關系，就可以對不同系統(tǒng)間的性能有一個直觀的比較。理論上認為在通信過程中大氣傳輸信道是獨立衰落的瑞利信道［7］，在此基礎上，對于之前提到的收發(fā)天線數(shù)目分別為a，b的MIMO系統(tǒng)，其在實際的通信過程中信道容量滿足如下關系:C=［min(a，b)］B·log2(ρ/2)(2)式中，B表示信號的帶寬;ρ表示接收端的平均信噪比;min(a，b)表示發(fā)射和接收天線數(shù)目的最小

圖34×4MIMO系統(tǒng)Optisystem仿真圖Fig．3Optisystemsimulationdiagramof4×4MIMOsystem圖4發(fā)射端信號時域和頻域圖Fig．4Timedomainandfrequencydomainoftransmittersignal圖5接收端信號時域和頻域圖Fig．5Timedomainandfrequencydomainoftransmittersignalofreceivingsignal在接收端對合束處理之后的信號進行誤碼率和眼圖的分析，結(jié)果如圖6所示。5．2仿真結(jié)果分析通過圖4、圖5的對比可以發(fā)現(xiàn)，對于時域圖:發(fā)射端與接收端完全吻合;對于頻域圖:發(fā)射和接收端在功率值變化范圍上一致，都為［－105．125dBm，7．63072dBm］;發(fā)射端波長變化范圍為［1．54719×10－6m，1．55283×10－6m］，波長中心為1．55001×10－6m;接收端波長變化范圍為［1．54728×10－6m，1．55293×10－6m］，波長中心為1．55011×10－6m。兩者略微有所差異，但這并不會影響信號的質(zhì)量，這說明經(jīng)過大氣信道衰減的4路信號在處理合束后能夠得到很好的還原，可以表征原始的信號。在圖6中，可以看到接收端眼圖張開明顯，輪廓和邊緣比較清晰，內(nèi)部沒有雜散紋。在眼圖張開部激光與紅外No．72017刁紅翔等MIMO系統(tǒng)在光通信中的應用及仿真分析861

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本文編號：2562939