在星地下行鏈路中,地球大氣湍流會影響接收到的光信號,其主要引起折射率的非均勻波動,從而使接收信號光的振幅和相位發(fā)生不均勻的隨機變化,導(dǎo)致接收光斑發(fā)生光束擴展、光斑漂移和光強閃爍等現(xiàn)象,導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率等性能受到嚴(yán)重影響,甚至造成信號中斷。本文利用相位補償多孔徑接收系統(tǒng)來緩解鏈路衰退現(xiàn)象并分析了系統(tǒng)誤碼率性能,在分析過程中,使用了一種新型的Mixture-Gamma（MG）分布來近似湍流模型。本論文考慮到湍流引起的星地下行鏈路衰落問題,主要開展了如下研究:首先給出了星地下行相位補償系統(tǒng)模型,接下來將多孔徑技術(shù)引入系統(tǒng)中,推導(dǎo)了選擇性合并（SC）、等增益合并（EGC）以及最大比合并（MRC）方案下的系統(tǒng)概率密度函數(shù)（PDF）表達(dá)式并對其進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明星地下行相位補償多孔徑接收系統(tǒng)可以很好地提高系統(tǒng)信噪比、緩解接收信號的衰落現(xiàn)象。接下來分析并驗證了MG分布相比幾種經(jīng)典湍流模型的優(yōu)勢,給出了不同湍流模型下信噪比的PDF經(jīng)過MG分布近似后的分布,并與原分布進(jìn)行了仿真對比,利用蒙特卡洛模擬方法進(jìn)行驗證,結(jié)果表明通過改變MG分布中的參數(shù)表達(dá)式,MG分布近似后的PDF以及累積分布函數(shù)（CDF）... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

衛(wèi)星到地面站的激光傳輸星地下行鏈路是FSO通信的一個研究重點，激光下行傳輸首先經(jīng)過真空信道，

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-2-勻波動，從而干擾接收信號光的振幅和相位，使二者發(fā)生不均勻的隨機變化，這樣就導(dǎo)致接收光斑發(fā)生光束擴展、光斑漂移和光強閃爍等現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)的誤碼率等性能受到嚴(yán)重影響，甚至造成信號中斷。由于湍流對信號影響較為嚴(yán)重，所以研究人員針對湍流影響做了許多研究，研究發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)、多光束發(fā)射技術(shù)、多孔徑接收技術(shù)都可有效緩解湍流的影響，其中多孔徑接收技術(shù)是最常用且相對來說實施起來最簡單的。圖1-2肉眼無法識別的大氣湍流由于傳統(tǒng)的單孔徑只有一個信道，如果信道發(fā)生破損，那么信號就會嚴(yán)重失真，如何解決這一困難？在調(diào)研中了解到，當(dāng)大氣信道中不同信號之間的距離大于相干長度時，就可以認(rèn)為這些信號是相互獨立的，那么就可以聯(lián)想到如果我們將接收端設(shè)置的單個望遠(yuǎn)鏡變換為多個望遠(yuǎn)鏡，且它們的距離大于相干長度時，各個接收望遠(yuǎn)鏡中的信號也是相互獨立的，它們各自的信道同時發(fā)生破損的概率非常小，最后，將每個接收信道的信號通過一定方式進(jìn)行合并，這樣就解決了信道衰落這一難題，多孔徑接收技術(shù)就是源于這個想法。除此之外，多孔徑接收技術(shù)還有許多其他優(yōu)勢，例如：操作簡單，多個接收望遠(yuǎn)鏡之間的距離僅需要設(shè)置為幾厘米以上就可以實現(xiàn)信道的獨立；制造成本低，多個小面積孔徑接收望遠(yuǎn)鏡的生產(chǎn)成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單個大孔徑接收望遠(yuǎn)鏡的生產(chǎn)成本；信道無效性低，多信道通信的結(jié)構(gòu)也使得多孔徑接收系統(tǒng)降低類似鳥等障礙物對激光信號造成暫時性遮擋的可能性[8]。圖1-3具有四個接收孔徑的地面站[12]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-2-勻波動，從而干擾接收信號光的振幅和相位，使二者發(fā)生不均勻的隨機變化，這樣就導(dǎo)致接收光斑發(fā)生光束擴展、光斑漂移和光強閃爍等現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)的誤碼率等性能受到嚴(yán)重影響，甚至造成信號中斷。由于湍流對信號影響較為嚴(yán)重，所以研究人員針對湍流影響做了許多研究，研究發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)、多光束發(fā)射技術(shù)、多孔徑接收技術(shù)都可有效緩解湍流的影響，其中多孔徑接收技術(shù)是最常用且相對來說實施起來最簡單的。圖1-2肉眼無法識別的大氣湍流由于傳統(tǒng)的單孔徑只有一個信道，如果信道發(fā)生破損，那么信號就會嚴(yán)重失真，如何解決這一困難？在調(diào)研中了解到，當(dāng)大氣信道中不同信號之間的距離大于相干長度時，就可以認(rèn)為這些信號是相互獨立的，那么就可以聯(lián)想到如果我們將接收端設(shè)置的單個望遠(yuǎn)鏡變換為多個望遠(yuǎn)鏡，且它們的距離大于相干長度時，各個接收望遠(yuǎn)鏡中的信號也是相互獨立的，它們各自的信道同時發(fā)生破損的概率非常小，最后，將每個接收信道的信號通過一定方式進(jìn)行合并，這樣就解決了信道衰落這一難題，多孔徑接收技術(shù)就是源于這個想法。除此之外，多孔徑接收技術(shù)還有許多其他優(yōu)勢，例如：操作簡單，多個接收望遠(yuǎn)鏡之間的距離僅需要設(shè)置為幾厘米以上就可以實現(xiàn)信道的獨立；制造成本低，多個小面積孔徑接收望遠(yuǎn)鏡的生產(chǎn)成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單個大孔徑接收望遠(yuǎn)鏡的生產(chǎn)成本；信道無效性低，多信道通信的結(jié)構(gòu)也使得多孔徑接收系統(tǒng)降低類似鳥等障礙物對激光信號造成暫時性遮擋的可能性[8]。圖1-3具有四個接收孔徑的地面站[12]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]相位補償技術(shù)在無線光通信中的應(yīng)用[J]. 王志華,龔哲兮,郭鵬展.  通信技術(shù). 2016(04)
[2]無線激光通信中的多孔徑接收技術(shù)研究[J]. 柯熙政,宋鵬,裴國強.  光學(xué)學(xué)報. 2011(12)

博士論文
[1]空間光通信多孔徑接收系統(tǒng)性能研究[D]. 李康寧.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]星地下行相干激光通信系統(tǒng)接收性能研究[D]. 楊清波.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[3]星地激光通信鏈路中大氣湍流影響的理論和實驗研究[D]. 姜義君.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[4]波前畸變對星間激光通信鏈路性能的影響研究[D]. 楊玉強.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號：3279739