本文關鍵詞：MIMO無線光通信逆高斯分布模型研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,由于高保密性和低成本等諸多優(yōu)點,無線光通信受到了大量學者的廣泛關注,也成為通信領域的一個研究熱點。因無線光通信是依靠光波作為載體直接穿過大氣來傳遞聲音、圖像等信息,所以無線光通信也通常被稱之為自由空間光通信。無線光通信具有頻帶寬、安全性高、成本低、速度快等優(yōu)點,但是也有很多缺陷限制其被廣泛地應用,比如在信息傳輸過程中系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性極易受到雨、雪、霧霾等各種惡劣天氣以及路徑上的大氣湍流的影響。由于大氣湍流的存在,光束在傳輸路徑中出現(xiàn)路徑消光、光束閃爍,波束擴展以及指向偏差等不利于通信系統(tǒng)穩(wěn)定性的一系列現(xiàn)象也會經(jīng)常性的發(fā)生。因此,能夠找到一個準確的模型來模擬無線光通信系統(tǒng)通信過程中信號的傳輸特性對于建立一個有效、靈敏以及低廉的無線光通信系統(tǒng)是具有重要的指導意義和參考價值。本文主要研究大氣湍流對無線光通信系統(tǒng)的截斷概率、誤碼率以及平均信道容量的影響規(guī)律。最后,論文得出以下三個方面的成果：(1)在降霧霾天氣、采用準直高斯—謝爾束信號源、多輸入多輸收發(fā)結構和系統(tǒng)存在指向誤差(由接收器／發(fā)射器基座輕微晃動造成)的條件下,采用信號起伏的逆高斯分布模型替代對數(shù)正態(tài)分布模型建立了適用于弱信號起伏通信光路的接收信號的概率密度函數(shù)模型。(2)在等效增益擬合近似下,得出了多輸入多輸出無線光通信系統(tǒng)的平均誤碼率、截斷概率以及平均信道容量的理論模型。(3)數(shù)值研究了傳輸距離、光源相干度、接收／發(fā)射孔徑數(shù)量等參數(shù)對所研究的無線光通信系統(tǒng)性能的影響,并得出結論如下：湍流引起的信號光束的整體漂移是產(chǎn)生信號起伏的主要因素之一,所以其也是造成系統(tǒng)平均誤碼率與中斷概率增加和平均信道容量減小的關鍵因素之一。在設計無線光通信系統(tǒng)的過程中,光源的相干性選擇也很關鍵,采用部分相干信號源是降低系統(tǒng)中斷率和誤碼率的有效方法之一。但是在多輸入與多輸出時,信號源相干度太小會導致接收器接收到的信號強度太弱,當信號強度達不到截斷閥值,同樣會導致系統(tǒng)鏈路發(fā)生中斷、誤碼率增大以及信道容量降低。接收／發(fā)射孔徑越多其光源相干度對系統(tǒng)性能的影響越大。因此,在設計系統(tǒng)性能的時候應該根據(jù)系統(tǒng)結構選擇一個最優(yōu)化的部分相干信號源來提高系統(tǒng)性能。采用等效增益擬合的多輸入多輸出的無線光通信系統(tǒng),大的波束寬度,是有效降低系統(tǒng)的截斷概率提高系統(tǒng)性能的另一有效方法。在設計無線光通信系統(tǒng)時,參照本論文中得到的研究成果可有效提高設計效率以及系統(tǒng)性能。
【關鍵詞】：大氣湍流 逆高斯分布 指向誤差 雨消光 多輸入多輸出
【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】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 研究背景、意義和目的8-9
• 1.2 無線光通信過內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及趨勢9-13
• 1.3 論文基本結構13-15
• 第二章 無線光通信理論基礎15-31
• 2.1 大氣湍流基礎15-20
• 2.1.1 大氣折射率起伏16-19
• 2.1.2 折射率起伏的功率譜模型19-20
• 2.2 光束在大氣中的傳播理論20-25
• 2.2.1 光波模型20-21
• 2.2.2 光強起伏21-22
• 2.2.3 波束漂移22-23
• 2.2.4 湍流大氣中常見的光強分布模型23-25
• 2.2.5 高斯波束參數(shù)25
• 2.3 大氣對光波的吸收與散射25-26
• 2.4 近似方法26-31
• 2.4.1 近軸近似26-27
• 2.4.2 Born近似27-29
• 2.4.3 Rytov近似29-31
• 第三章 無線光通信系統(tǒng)雨湍流模型31-35
• 3.1 路徑消光/雨消光32-33
• 3.2 指向誤差33-35
• 第四章 逆高斯湍流模型下MIMO無線光通信系統(tǒng)性能分析35-44
• 4.1 OWC系統(tǒng)截斷概率35-38
• 4.1.1 MIMO OWC系統(tǒng)截斷概率理論35
• 4.1.2 截斷概率數(shù)值計算和分析35-38
• 4.2 OWC系統(tǒng)信道平均誤碼率38-40
• 4.2.1 平均誤碼率理論分析38-39
• 4.2.2 平均誤碼率數(shù)值計算與分析39-40
• 4.3 MIMIO OWC系統(tǒng)平均信道容量40-44
• 4.3.1 平均信道容量理論分析40-41
• 4.3.2 平均信道容量數(shù)值結果與分析41-44
• 主要結論與展望44-45
• 主要結論44
• 展望44-45
• 致謝45-46
• 參考文獻46-49
• 附錄1：一個積分的級數(shù)表示49-50
• 附錄2：作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文50

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本文編號：285259