湍流大气中多光束发射/多孔径接收技术的性能研究

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现代社会信息技术发展迅速,无线光通信是其中一个研究热点,目前对大气激光通信的研究已经十分广泛,但是大气吸收、散射和湍流对通信系统可靠性的影响问题还没有有效地解决方法,大气湍流所引起的光强闪烁会严重影响通信系统的性能,导致系统误码率的增加。因此,为了提高通信性能,克服传输过程中的光强起伏、能量衰减、光束随机偏转等问题是大气激光通信研究的关键。   本文针对大气湍流效应以及湍流对通信系统产生的影响,主要分析了抑制大气湍流的其中两种方法:多光束发射技术和多孔径接收技术。这两种方法都是利用分集的思想,通过对两个或多个不相关信号进行处理来抑制湍流条件下接收端信号的光强起伏。在多光束发射方面,本文主要分析了(1)用不同数目光束发射时的光强概率分布;(2)多束光发射时接收端用不同直径的接收透镜进行接收时的光强概率分布;(3)分析了多光束发射系统的误码率。在多孔径接收方面主要分析的内容有:(1)根据大孔径接收系统的孔径平均因子的定义式,推导出多孔径接收系统的孔径平均因子;(2)对比了不同数目的接收孔径的平均因子的变化情况以及孔径直径的大小和相互之间的位置关系对孔径平均因子的影响;(3)比较相同条件下多孔径接收与单孔径接收的孔径平均因子;(4)利用Gamma-Gamma信道建模的从弱至强湍流区光强起伏概率密度函数分析了多孔径接收系统的误码率特性。在这两种方法的理论分析之后,分别做了多光束发射和多孔径接收的相关实验,实验将实际测量的光强方差值与理论计算的方差进行比较,结果表明实测值和理论值基本一致,多光束发射和多孔径接收技术可以降低接收端的光强起伏,减小系统的误码率,抑制大气湍流的影响。
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