本文關(guān)鍵詞：DAML相位估計在空間相干光通信系統(tǒng)中的應用

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【摘要】：空間相干光通信因具備接收靈敏度高、能夠克服背景噪聲、頻譜利用率高等優(yōu)點,在高速率、遠距離、大容量數(shù)據(jù)通信上更具優(yōu)勢,是目前FSO通信的主要研究方向。然而激光信號經(jīng)過大氣信道時會受到大氣湍流引起的光強閃爍和波前相位擾動的影響,以及霧霾、雨、雪等天氣狀況下衰減效應的影響。相比于IM/DD系統(tǒng),空間相干光通信系統(tǒng)的性能受鏈路衰減的影響較小,但明顯受到湍流相位噪聲的限制。因此將成熟應用于光纖相干光通信的DSP相位估計技術(shù)擴展到FSO通信領(lǐng)域,對FSO通信系統(tǒng)的開發(fā)具有重要意義。此外,綜合分析大氣湍流光強閃爍、相位波動以及各種天氣狀況對空間相干光通信系統(tǒng)的影響十分必要。本文首先在深入研究大氣湍流相位波動、光強波動的統(tǒng)計特性,以及霧霾、雨、雪天氣信道衰減特性的基礎(chǔ)上,建立了相對普適的大氣信道模型。接著在此大氣信道中,建立了基于DSP相位估計的空間相干光通信系統(tǒng)理論模型。其次,由于傳統(tǒng)的光鎖相環(huán)和自適應光學模式相位補償技術(shù)都存在一定的局限性,本文基于湍流相位波動和激光器相位噪聲的緩變特性,引入了兩種DSP相位估計技術(shù):M次冪算法和DAML算法。然后研究了在大氣湍流、激光器相位噪聲以及各種天氣狀況影響下DAML算法的相位估計性能,同時推導了基于DAML相位估計的DQPSK信號的誤碼率公式。最后本文進行了一系列的蒙特-卡洛仿真。本文首先仿真分析了湍流強度和激光器線寬對DAML和M次冪相位估計系統(tǒng)誤碼性能的影響。然后在考慮大氣湍流的基礎(chǔ)上,分別仿真分析了DAML系統(tǒng)在霧霾、雨、雪天氣的誤碼性能、傳輸距離限制和波長選擇特性。仿真結(jié)果表明:湍流相位波動造成的系統(tǒng)信噪比損傷小于0.1dB;DAML算法相較于M次冪算法能夠更快速、有效地緩解相位噪聲的影響;相比于傳統(tǒng)的OOK IM/DD FSO通信系統(tǒng),DAML空間相干光通信系統(tǒng)在抵抗大氣湍流和各種天氣狀況引發(fā)的信道衰落方面更具優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：自由空間相干光通信 大氣湍流 天氣狀況 數(shù)據(jù)輔助最大似然DAML M次冪 數(shù)字信號處理相位估計
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 專用術(shù)語注釋表8-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 自由空間相干光通信簡介9-13
• 1.1.1 自由空間光通信特點9-10
• 1.1.2 自由空間相干光通信的優(yōu)點10-11
• 1.1.3 自由空間相干光通信的關(guān)鍵技術(shù)11-12
• 1.1.4 自由空間光通信系統(tǒng)的實際應用12-13
• 1.2 課題研究的背景與意義13-16
• 1.2.1 自由空間相干光通信的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 本課題的研究意義15-16
• 1.3 主要內(nèi)容與篇章結(jié)構(gòu)16-18
• 1.3.1 主要內(nèi)容16-17
• 1.3.2 篇章結(jié)構(gòu)17-18
• 第二章 大氣信道中的空間相干光通信系統(tǒng)18-33
• 2.1 大氣湍流效應18-21
• 2.1.1 大氣湍流相位波動統(tǒng)計特性19-20
• 2.1.2 大氣湍流光強起伏統(tǒng)計特性20-21
• 2.2 大氣衰減效應21-27
• 2.2.1 大氣吸收與散射21-23
• 2.2.2 霧霾天氣衰減效應分析23-25
• 2.2.3 雨天衰減效應分析25-26
• 2.2.4 雪天衰減效應分析26-27
• 2.3 大氣信道中的空間相干光通信系統(tǒng)模型27-32
• 2.3.1 空間光通信系統(tǒng)的基本組成與分類27-29
• 2.3.2 基于DSP相位估計的空間相干光通信系統(tǒng)模型29-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 大氣湍流對DSP相位估計系統(tǒng)性能的影響33-48
• 3.1 DSP相位估計技術(shù)33-37
• 3.1.1 M次冪相位估計技術(shù)33-35
• 3.1.2 DAML相位估計技術(shù)35-37
• 3.2 DAML算法在空間相干光通信系統(tǒng)中的性能研究37-44
• 3.2.1 基于DAML算法的空間相干光通信系統(tǒng)誤碼率分析37-39
• 3.2.2 大氣湍流相位噪聲對DQPSK系統(tǒng)性能的影響39-42
• 3.2.3 激光器相位噪聲對DQPSK系統(tǒng)性能的影響42-43
• 3.2.4 波長選擇43-44
• 3.3 基于M次冪相位估計的空間相干光通信系統(tǒng)性能分析44-47
• 3.3.1 大氣湍流相位噪聲對DQPSK系統(tǒng)性能的影響44-45
• 3.3.2 激光器相位噪聲對DQPSK系統(tǒng)性能的影響45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 天氣狀況對DAML相位估計系統(tǒng)性能的影響48-66
• 4.1 不同天氣狀況下空間相干光通信系統(tǒng)研究48-51
• 4.1.1 信道狀態(tài)模型48-49
• 4.1.2 基于DAML相位估計的DQPSK信號誤碼率推導49-51
• 4.2 霧霾天氣對系統(tǒng)性能的影響51-60
• 4.2.1 霧霾對DQPSK系統(tǒng)誤碼率的影響51-55
• 4.2.2 傳輸距離限制55-58
• 4.2.3 波長選擇特性58-60
• 4.3 雨雪天氣對系統(tǒng)性能的影響60-65
• 4.3.1 降雨天氣系統(tǒng)性能分析60-62
• 4.3.2 降雪天氣系統(tǒng)性能分析62-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 全文總結(jié)66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻68-72
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文72-73
• 附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目73-74
• 致謝74

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