本文關(guān)鍵詞：車地無線通信系統(tǒng)的光學特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線光通信,是當代新興起的一種前沿光通信技術(shù),因其安裝簡便、通信頻帶寬、信息容量大、激光散射角小、光學增益大、抗干擾抗截獲能力強、功耗低等優(yōu)勢,而具有廣泛的應用前景。車地無線光通信是無線光通信技術(shù)在車地通信領(lǐng)域的新應用,也是當前車地通信技術(shù)的一個重要研究課題。但是,通信鏈路中客觀存在的大氣湍流會引起光強起伏(閃爍)、光束擴展與漂移、路徑衰減等多種信號衰減因素,此外,收發(fā)機間的不對準(指向誤差)也是導致通信鏈路信號傳輸誤差的重要因素,這些因素都會對車地間光通信系統(tǒng)的性能造成一定程度的影響。所以,正確認識信號光在大氣湍流信道中的傳輸機理意義重大。為了降低湍流對車地無線通信系統(tǒng)光學性能的影響,本文研究了湍流大氣影響下的車地無線光通信系統(tǒng)的鏈路結(jié)構(gòu)、鏈路光學性能等。文章首先重構(gòu)了車地無線光通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu),建立信號光在湍流信道中傳輸?shù)慕邮展β实睦碚撃Ｐ图捌骄诺廊萘磕Ｐ?探究其光學性能(如鏈路余量、信噪比、誤碼率、信道容量),通過數(shù)值模擬分析,研究了通過數(shù)值分析,研究了湍流信道相關(guān)參數(shù)(如湍流結(jié)構(gòu)參數(shù)、湍流起伏強度、湍流指數(shù)等)以及鏈路參數(shù)(操作距離、歸一化光束束徑、歸一化抖動偏移以及平均信噪比等)對鏈路光學性能的影響。主要結(jié)論為：(1)在長列車的車地無線光通信鏈路中,考慮到大氣湍流對鏈路的影響,模擬分析了發(fā)射機與列車軌道間的最佳水平距離、不同天氣情況下的鏈路余量及信噪比。研究表明：在中到強閃爍起伏區(qū)域,大氣湍流與指向誤差是影響車地無線光通信鏈路的平均信道容量的兩大主要因素。在其它參數(shù)給定情況下,單一地增大湍流結(jié)構(gòu)參數(shù)、操作距離、歸一化光束束徑、歸一化抖動偏移以及平均信噪比或減小湍流信道可見度、湍流指數(shù),皆會降低車地鏈路的等效平均信道容量。但當操作距離超過100米時,這些因素的影響就開始降低。(2)采用分數(shù)維軌道角動量量子數(shù)進行信息編碼是提高信道容量的有效方法之一。我們的研究指出：對于車地無線光通信鏈路,以分數(shù)維貝塞爾-高斯光束作為信號載體,接收到的信號概率和串音概率均為震蕩曲線,但當分式指數(shù)為半整數(shù)時二者均為平滑曲線。在其他參數(shù)不變的條件下,減小光束束腰會同時減小信號光探測概率和串音概率。信號閃爍的增加會微弱地降低信號的探測概率,明顯增加串音概率,但在中到強閃爍起伏區(qū)域內(nèi),增大閃爍起伏參數(shù)會使得串音概率峰向光束中心移動。在弱到中閃爍起伏區(qū)域,光源束腰越小,空間相干半徑越大,車地無線光通信鏈路的信號光的歸一化功率越大,而串音功率則越小。對于中到強閃爍起伏區(qū)域內(nèi),光源束腰對鏈路的歸一化功率的影響較為復雜。
【關(guān)鍵詞】：車地無線光通信 大氣湍流信道 鏈路光學性能
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U285;TN929.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.3 論文的基本結(jié)構(gòu)13-14
• 第二章 湍流對車地無線光通信系統(tǒng)的影響14-30
• 2.1 大氣湍流理論基礎(chǔ)14-17
• 2.2 折射率起伏的功率譜模型17-19
• 2.3 湍流理論中常用的研究方法19-21
• 2.3.1 弱到中湍流起伏區(qū)域的利托夫近似20-21
• 2.3.2 中到強湍流起伏區(qū)域的廣義惠更斯-菲涅爾原理21
• 2.4 大氣湍流效應對無線光通信系統(tǒng)的影響21-30
• 2.4.1 光強閃爍22-26
• 2.4.2 光束的擴展與漂移26-28
• 2.4.3 大氣衰減28-29
• 2.4.4 指向誤差29-30
• 第三章 車地無線光通信模型及其性能分析30-48
• 3.1 車地無線光通信的幾何模型30-31
• 3.2 信號光的傳輸鏈路31-35
• 3.2.1 系統(tǒng)信號光的傳輸31-32
• 3.2.2 鏈路方程及鏈路預算32-33
• 3.2.3 車地無線光通信模型接收功率的數(shù)值模擬33-35
• 3.3 系統(tǒng)通信體制35-38
• 3.4 平均信道容量38-45
• 3.4.1 弱到中湍流閃爍起伏信道的平均信道容量39-40
• 3.4.2 中到強湍流閃爍起伏信道的平均信道容量40-45
• 3.5 本章小結(jié)45-48
• 第四章 探測概率與歸一化功率48-62
• 4.1 在弱到中閃爍起伏區(qū)域48-55
• 4.2 在中到強閃爍起伏區(qū)域55-61
• 4.3 本章小結(jié)61-62
• 主要結(jié)論與展望62-63
• 主要結(jié)論62
• 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-69
• 附錄：作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文69

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