【摘要】：無線光通信(WOC)又被稱為自由空間光通信(FSO),由于其具有頻率資源豐富、保密性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢,在國內(nèi)外掀起了研究熱潮。然而系統(tǒng)中用于傳輸信號(hào)的大氣介質(zhì)存在不穩(wěn)定性,當(dāng)激光束在其中傳輸時(shí)大氣湍流會(huì)引起接收機(jī)平面上接收到的光強(qiáng)隨機(jī)閃爍,從而導(dǎo)致FSO通信系統(tǒng)的性能嚴(yán)重惡化。此外系統(tǒng)中收發(fā)機(jī)安裝的位置很可能會(huì)因?yàn)檩p微地震、建筑物熱膨脹等原因出現(xiàn)隨機(jī)抖動(dòng),以致收發(fā)天線之間出現(xiàn)瞄準(zhǔn)誤差(PE)現(xiàn)象,這同樣會(huì)嚴(yán)重限制系統(tǒng)性能。因此探究如何提高FSO系統(tǒng)的通信性能和發(fā)揮FSO優(yōu)勢的實(shí)際應(yīng)用場景具有十分重要的意義和價(jià)值。近年來孔徑平均效應(yīng)、中繼輔助、部分相干光傳輸(PCB)相繼被提出用以緩解大氣湍流和瞄準(zhǔn)誤差對(duì)系統(tǒng)性能的影響,本論文考慮到PE的影響,基于指數(shù)韋伯(EW)大氣湍流模型,首先研究了采用雙跳中繼結(jié)構(gòu)的混合射頻/自由空間光通信系統(tǒng)(RF/FSO)的傳輸特性,隨后又探究了采用PCB傳輸技術(shù)的FSO系統(tǒng)的容量性能。具體工作如下:1.論文基于雙跳中繼結(jié)構(gòu)探究了RF/FSO系統(tǒng)的傳輸性能。首先推導(dǎo)出在Nakagami-m衰落信道下RF鏈路和在EW衰落信道下FSO鏈路各自的誤碼率理論表達(dá)式,此時(shí)系統(tǒng)采用二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)調(diào)制,其中FSO鏈路分為不考慮PE、考慮零軸偏移PE和非零軸偏移PE三種情況。然后再根據(jù)BPSK調(diào)制的性質(zhì)和概率論的相關(guān)知識(shí)首次推導(dǎo)出在PE影響下的RF/FSO系統(tǒng)端對(duì)端誤碼率表達(dá)式。接著使用使用蒙特卡洛仿真方法驗(yàn)證理論模型和誤碼率閉合解結(jié)果的正確性。最后詳細(xì)分析了系統(tǒng)性能在RF信道參數(shù)、湍流強(qiáng)度、瞄準(zhǔn)誤差及接收孔徑大小變化時(shí)的改變,從而得到了系統(tǒng)誤碼率與RF及FSO鏈路誤碼率性能的關(guān)系。2.論文基于EW衰落模型、瞄準(zhǔn)誤差模型和大氣衰落模型,研究了使用PCB傳輸技術(shù)的FSO系統(tǒng)的信道容量性能。首先利用聯(lián)合信道模型和信道容量有關(guān)概念推導(dǎo)出系統(tǒng)在接收端已知和未知信道狀態(tài)信息兩種情況下的平均信道容量表達(dá)。然后,通過蒙特卡洛積分法對(duì)兩種情況下的信道容量進(jìn)行了理論計(jì)算。最后分析和對(duì)比了采用孔徑平均技術(shù)的PCB通信系統(tǒng)在不同天氣、不同傳輸距離、不同湍流強(qiáng)度、不同PE強(qiáng)度時(shí)平均信道容量的變化。論文所做工作為FSO通信的性能研究和系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了一定參考。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.1
【圖文】：

不同波束在接收端的輻照度仿真

態(tài)下大氣散射和吸收導(dǎo)致的波束消失才是影響性能的主要影響因素，而孔徑平均效應(yīng)僅能有效緩解閃爍和 PE 對(duì)光束在造成的影響，因此 SNR 的增益比較低。圖4.4 輕霧天氣下采用 PCB 傳輸?shù)?FSO 系統(tǒng)的 ACC 性能曲線

徑大小的增加，接收端的集成功率0A 增加導(dǎo)致 PE 影響減弱，同時(shí) S降。通過圖還可以觀察到，D=200mm 和 D=400mm 時(shí)系統(tǒng)的 ACC 曲是由于孔徑平均效應(yīng)對(duì)于系統(tǒng)性能的改善并非線性增長，因此在系統(tǒng)考慮如何通過加大接收孔徑減弱 AT、PE，還要考慮系統(tǒng)搭建的的大小

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