發(fā)布時間：2021-07-24 18:51

　　隨著5G通信系統(tǒng)的部署和6G通信技術(shù)研究的深入展開,信息網(wǎng)絡(luò)對大容量和高速率接入技術(shù)的需求不斷增長,除此之外還需滿足人工智能、虛擬現(xiàn)實、車聯(lián)網(wǎng)、機器人等方面數(shù)字化應(yīng)用的速率需求。大氣激光通信技術(shù)作為有效解決高速率需求的備選技術(shù)之一,其發(fā)展趨勢與潛力已引起各國高度關(guān)注。但大氣激光通信系統(tǒng)性能容易受到大氣信道環(huán)境及實際電子器件速率限制的影響,從而導(dǎo)致現(xiàn)有的大氣激光通信技術(shù)難以滿足高速無線通信的需求。因此,在帶寬有限的前提下為了提高大氣激光通信系統(tǒng)的傳輸速率,提出了超奈奎斯特光傳輸技術(shù)。超奈奎斯特（FTN）光傳輸技術(shù)作為一種非正交傳輸技術(shù),其信號速率大于奈奎斯特速率,與低階調(diào)制格式相結(jié)合應(yīng)用于大氣光通信系統(tǒng)時,可以進一步提高通信系統(tǒng)的傳輸性能。但是,光信號在長距離的大氣中傳輸時,會受到大氣湍流的影響造成的湍流效應(yīng)會導(dǎo)致系統(tǒng)的誤碼率增加、信道容量減小等問題。因此,本文針對超奈奎斯特光傳輸技術(shù)在大氣湍流信道傳輸時存在湍流效應(yīng)的問題,分析了不同湍流情況下,超奈奎斯特光傳輸系統(tǒng)的信道容量及誤碼性能。本文結(jié)合四進制相移鍵控（QPSK）和超奈奎斯特技術(shù)設(shè)計了超奈奎斯特速率大氣激光通信系統(tǒng),給出了基于FT... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)大氣激光傳輸系統(tǒng)圖

碩士學(xué)位論文11則運動，這種現(xiàn)象稱為大氣湍流。而湍流效應(yīng)即湍流對光束傳輸?shù)挠绊�。激光信號在大氣中傳輸時，湍流會引起光束抖動，使得接收端的光斑位置發(fā)生漂移，如圖2.2所示。而光波能量的隨機分布導(dǎo)致光強度的隨機變化，造成光強閃爍[54]，如圖2.3所示。另外，大氣湍流還會對接收端光束的對準(zhǔn)和聚焦有一定的影響，即產(chǎn)生瞄準(zhǔn)誤差，從而導(dǎo)致光功率的損耗。圖2.2大氣湍流造成的光斑漂移圖2.3大氣湍流造成的光強閃爍因此，上述諸多因素的影響導(dǎo)致了現(xiàn)有的大氣激光通信技術(shù)難以滿足高速無線通信的需求。為了有效提高系統(tǒng)的傳輸速率，本文從傳統(tǒng)的大氣激光通信系統(tǒng)出發(fā)，采用低階調(diào)制和FTN技術(shù)對大氣FTN光傳輸系統(tǒng)進行研究。2.1.2FTN大氣激光傳輸系統(tǒng)因可見光通信與大氣激光通信均是以光為信息載體，以空氣為傳輸媒介，因此將FTN技術(shù)應(yīng)用于大氣激光通信時，其發(fā)送端和接收端類似。圖2.4為FTN大氣激光通信系統(tǒng)組成框圖。其發(fā)射端主要功能是將輸入數(shù)據(jù)信息經(jīng)映射、FTN脈沖成型器生成FTN信號后，經(jīng)IQ調(diào)制到激光載波后，再由光學(xué)天線發(fā)出。最常用的FTN成型濾波器是升余弦窄帶濾波器，減小相鄰符號間的符號間隔，通過壓縮頻譜從而提高系統(tǒng)的平均容量。光信號經(jīng)過大氣信道到達(dá)接收端。圖2.4FTN大氣激光通信系統(tǒng)框圖在接收端，收到的光信號通過相干接收機進行接收。其中，接收光信號與本振光進行混頻后經(jīng)光電檢測器輸出電信號，然后利用數(shù)字信號處理技術(shù)補償由FTN引入的碼間

碩士學(xué)位論文11則運動，這種現(xiàn)象稱為大氣湍流。而湍流效應(yīng)即湍流對光束傳輸?shù)挠绊�。激光信號在大氣中傳輸時，湍流會引起光束抖動，使得接收端的光斑位置發(fā)生漂移，如圖2.2所示。而光波能量的隨機分布導(dǎo)致光強度的隨機變化，造成光強閃爍[54]，如圖2.3所示。另外，大氣湍流還會對接收端光束的對準(zhǔn)和聚焦有一定的影響，即產(chǎn)生瞄準(zhǔn)誤差，從而導(dǎo)致光功率的損耗。圖2.2大氣湍流造成的光斑漂移圖2.3大氣湍流造成的光強閃爍因此，上述諸多因素的影響導(dǎo)致了現(xiàn)有的大氣激光通信技術(shù)難以滿足高速無線通信的需求。為了有效提高系統(tǒng)的傳輸速率，本文從傳統(tǒng)的大氣激光通信系統(tǒng)出發(fā)，采用低階調(diào)制和FTN技術(shù)對大氣FTN光傳輸系統(tǒng)進行研究。2.1.2FTN大氣激光傳輸系統(tǒng)因可見光通信與大氣激光通信均是以光為信息載體，以空氣為傳輸媒介，因此將FTN技術(shù)應(yīng)用于大氣激光通信時，其發(fā)送端和接收端類似。圖2.4為FTN大氣激光通信系統(tǒng)組成框圖。其發(fā)射端主要功能是將輸入數(shù)據(jù)信息經(jīng)映射、FTN脈沖成型器生成FTN信號后，經(jīng)IQ調(diào)制到激光載波后，再由光學(xué)天線發(fā)出。最常用的FTN成型濾波器是升余弦窄帶濾波器，減小相鄰符號間的符號間隔，通過壓縮頻譜從而提高系統(tǒng)的平均容量。光信號經(jīng)過大氣信道到達(dá)接收端。圖2.4FTN大氣激光通信系統(tǒng)框圖在接收端，收到的光信號通過相干接收機進行接收。其中，接收光信號與本振光進行混頻后經(jīng)光電檢測器輸出電信號，然后利用數(shù)字信號處理技術(shù)補償由FTN引入的碼間

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于多層疊加傳輸?shù)某慰固貍鬏敺桨竅J]. 李雙洋,平磊,白寶明,馬嘯.  通信學(xué)報. 2017(09)
[2]Bandwidth-efficient visible light communication system based on faster-than-Nyquist pre-coded CAP modulation[J]. 遲楠,趙嘉琦,王智鑫.  Chinese Optics Letters. 2017(08)
[3]Gamma-Gamma大氣湍流下零判決門限差分探測自由空間光通信系統(tǒng)誤碼率性能[J]. 李曉燕,張鵬,佟首峰.  中國激光. 2017(11)
[4]基于頻域迭代判決反饋均衡的低復(fù)雜度FTN接收機[J]. 曾娟,王穎,李曉娜,王中方,汪永明.  通信學(xué)報. 2017(04)
[5]激光信號在沙塵天氣下的脈沖時延和展寬[J]. 王惠琴,姚宇,曹明華.  光學(xué)學(xué)報. 2017(07)
[6]Carrier phase estimation scheme for faster-than-Nyquist optical coherent communication systems[J]. 李程程,潘董威,馮一喬,林嘉川,席麗霞,唐先鋒,張文博,張曉光.  Chinese Optics Letters. 2016(10)
[7]相關(guān)信道中光多輸入多輸出系統(tǒng)的誤碼率[J]. 王惠琴,王雪,曹明華.  光學(xué)精密工程. 2016(09)
[8]偏振分集相干光OFDM通信系統(tǒng)中的相位噪聲消除[J]. 余駿,黃鳴柳,鄒垚昭,王旺,宋英雄.  光學(xué)學(xué)報. 2016(08)
[9]超奈奎斯特的頻譜效率與參數(shù)優(yōu)化分析[J]. 吳湛擊,車慧,李少冉,王雨晴.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2016(05)

博士論文
[1]超奈奎斯特速率光傳輸系統(tǒng)的時頻域壓縮調(diào)制與接收處理技術(shù)研究[D]. 許丞.北京郵電大學(xué) 2019
[2]陸地自由空間光通信系統(tǒng)性能分析[D]. 馮劍鋒.吉林大學(xué) 2017
[3]超奈奎斯特WDM系統(tǒng)的調(diào)制與相干接收DSP技術(shù)研究[D]. 常春.華中科技大學(xué) 2017
[4]湍流信道下FSO系統(tǒng)編碼調(diào)制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王凱民.北京郵電大學(xué) 2016
[5]超奈奎斯特速率光傳輸系統(tǒng)與數(shù)字信號處理技術(shù)研究[D]. 陳賽.北京郵電大學(xué) 2015
[6]光束閃爍及瞄準(zhǔn)誤差對無線光通信鏈路影響機理的研究[D]. 劉超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[7]無線光通信中旋光調(diào)制技術(shù)及偏振傳輸理論的研究[D]. 趙新輝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[8]自由空間光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 鄧天平.華中科技大學(xué) 2007

碩士論文
[1]超奈奎斯特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)中均衡方法的研究[D]. 齊佳.北京郵電大學(xué) 2019
[2]頻率選擇性衰落信道下超奈奎斯特（FTN）傳輸技術(shù)研究[D]. 王志峰.海南大學(xué) 2018
[3]超奈奎斯特信號關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張將.電子科技大學(xué) 2017
[4]自由空間光通信多維混合調(diào)制技術(shù)研究[D]. 吳芃霞.吉林大學(xué) 2016
[5]PM-QPSK相干光通信系統(tǒng)恒模算法研究[D]. 徐宇俊.天津理工大學(xué) 2015
[6]基于90°光混頻器的零差相干光通信技術(shù)研究[D]. 岳浩.電子科技大學(xué) 2014



本文編號：3301225