1 西安理工大学 自动化与信息工程学院，西安 710048
2 西安工程大学 电子信息学院，西安 710048
3 兰州理工大学 计算机与通信学院，兰州 730050
4 西安工业大学 电子信息工程学院，西安710021
5 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室，西安 710048
为了克服大气湍流效应对无线光通信系统性能的影响，必须建立能准确描述大气折射率起伏的湍流模型。总结了国内外学者在大气湍流模型方面的研究进展，对不同大气湍流模型的理论建立进行深入分析并对比了其适用范围，同时介绍了在实际大气湍流中实验测量所建立的大气信道模型，最后对大气湍流模型的发展趋势进行了展望。
无线光通信 大气湍流效应 大气湍流模型 Kolmogorov谱 大气信道模型 wireless optical communication, atmospheric turbul
1 中国科学院空天信息创新研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
介绍19种典型强度调制方式的符号结构,推导它们在高斯信道、弱湍流信道、中强湍流信道中的误时隙率(SER)模型,并进行了数值仿真。仿真结果表明:随着信噪比不断增大,各调制方式的SER持续减小并逐渐趋于一致,当SER趋于一致时,对信噪比的要求随湍流强度的增大而增高。脉冲位置调制(PPM)在三种信道中的SER均为最小;调制阶数较小时,差分幅度PPM的SER最大,调制阶数较大时,开关键控(OOK)的SER最大。其余调制方式的SER介于OOK、PPM与差分幅度PPM之间,并随着调制阶数的增大出现分层现象。研究结果对实际激光通信系统的设计具有一定参考价值。
光通信 强度调制 自由空间光通信 直接检测 误时隙率 大气信道模型 激光与光电子学进展
2020, 57(23): 230604
针对机载激光发射器位于云层上方或云层中央时，云层的存在会降低激光通信性能的问题，仿真分析了不同类型的云层对激光能量衰减、信噪比、最大码元传输速率与误码率的影响。得到结论：云的存在主要造成激光能量衰减，影响最大传输速率与误码率，但对信噪比影响较小。链路余量大于18.9 dB 的通信系统，链路上允许存在4 km 的云层。云层对最大通信速率与误码率的影响主要是时间扩展造成码间串扰。卷云对通信性能几乎无影响；积云对通信性能的影响较大；层云、层积云和积雨云对通信性能的影响更大，但三种云的差异很小，可不作区分；高层云和雨层云对通信性能影响最大，其中雨层云的影响比高层云更大。
无线光通信 大气信道 光学厚度 云层厚度 蓝绿激光通信 optical wireless communication atmospheric channel optical thickness cloud thickness blue-green laser communication
1 海军航空大学，山东 烟台 264001
2 91910部队通信保障室，辽宁 大连 116000
为了给蓝绿激光通信系统提供设计依据，采用中纬度地区标准大气衰减模型，结合大气衰减、几何衰减与大气湍流，分析了天气现象、湍流强度、发散角与接收孔径对链路余量、信噪比和误码率的影响。分析结果表明:在外界环境确定时，链路余量和发散角与接收孔径都有关，信噪比和误码率只与接收孔径有明显关系。同时，晴天、发散角越小和接收孔径越大，链路余量越大；湍流强度越弱，接收孔径越大，信噪比越大，误码率越小。
无线光通信 大气信道 链路余量 误码率 蓝绿激光通信 wireless optical communication atmospheric channel link margin bit error rate blue-green laser communication
1 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心， 吉林 长春 130022
2 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室， 吉林 长春 130022
航空平台是天、空、地一体化立体空间网络的重要节点，建立空星、空空、空地激光通信链路是实现机载激光通信的关键。介绍了机载激光通信实验系统的组成与工作原理；进行了机载激光通信系统特殊性分析，包括大气附面层、平台随机大幅度扰动、平台高频振动、大气信道等外界约束环境对激光通信系统性能的影响以及相关抑制技术；具体介绍了飞艇-船舶间空地激光通信实验、双直升机间空空快速捕获实验以及双固定翼飞机间空空远距离激光通信的实验成果。
光通信 空间激光通信 机载光端机 双动态捕获 大气附面层 大气信道 中国激光
2016, 43(12): 1206004
国防科学技术大学 电子科学与工程学院, 长沙 410073
分析了GammaGamma大气信道模型下无线光载射频(ROFSO)通信系统传输BPSK信号的误码率性能, 推导出了该系统的误码率公式, 并且利用Matlab软件计算出理论值与仿真结果。研究发现, ROFSO系统与使用OOK调制的常规FSO系统相比具有良好的误码率性能, 不需要门限判决, 不存在性能限。同时, 通过分析传输距离、接收天线孔径和大气折射率结构常数等参数对系统的影响, 得到了不同参数对系统影响的规律。
无线光载射频通信 GammaGamma大气信道模型 误码率 ROFSO GammaGamma atmospheric turbulence model BER
长春理工大学 空间光电技术研究所 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 长春 130022
介绍了紫外光大气传输理论和非直视单散射模型.在此模型基础上, 针对紫外光通信系统的结构设计对信道能量损耗的影响进行了理论上的定性分析.对不同天气、不同通信模式、不同几何结构参量条件下, 大气信道所产生的能量损耗进行了定量仿真.仿真结果表明：能量衰减随通信距离的增加而增大；不同能见度条件下, 能量衰减随通信距离的递增程度不同, 能见度越高能量衰减越小, 可实现的通信距离越远；通信距离随发射仰角的减小而增加, 随接收仰角的减小而增加, 且发射仰角对通信距离的影响程度大于接收仰角；通信距离随发射束散角的增加而增加, 随接收视场角的减小而增加, 且接收视场角对通信距离的影响程度远大于发射束散角.
光通信 紫外光 大气信道 能量衰减 通信距离 Optical communications Ultraviolet Atmospheric channel Transmission loss Communication distance
1 空军工程大学电讯工程学院, 陕西 西安 710077
2 中国空间技术研究院西安分院, 陕西 西安 710000
分析比较了星地量子密钥分发系统中由于大气湍流和大气色散导致的脉冲展宽。分别推导了大气湍流和色散效应下脉冲展宽比。根据大气压强和温度与海拔间的实测数据，计算了到达脉宽与不同初始脉宽、工作波长、链路天顶角的关系。并根据到达脉宽计算了系统背景噪声量。数值模拟结果表明：当工作波长为1.06 μm，初始脉宽为15 fs时，到达脉宽有最小值。对于不同的链路天顶角，在无月晴朗的星空，探测器探测到的背景噪声约为1.9×10-10~2.7×10-10，而误码率约为0.5×10-5。
量子光学 星地量子密钥分发 大气信道 脉冲展宽 背景光子噪声 光学学报
2012, 32(11): 1127001
长春理工大学电子信息工程学院， 吉林 长春 130022
准正交空时分组编码(QOSTBC)是一种正交空时编码的变换编码结构，将时间分集和空间分集相结合，具有高效的分集利用率和编码效率。QOSTBC是解决大气湍流对光通信影响的有效手段之一。在研究了大气信道特性的基础上，提出一种基于QOSTBC结构和空间分集光通信系统的信道模型；介绍了QOSTBC原理，分析了系统的信道容量和误码率(BER)；利用蒙特卡罗仿真比较了采用空时分集编码与未使用分集编码系统的容量及BER的情况。结果表明，使用QOSTBC系统的信道容量随发射天线数增加而递增，误码性能得到有效改善。QOSTBC与Alamouti编码系统相比系统信噪比节省约9 dB，说明该系统具有编码所提供的良好信道容量和误码性能，能够有效地抑制大气湍流对光通信所产生的光强起伏影响。
光通信 空时分组编码 多发多收 大气信道 蒙特卡罗仿真
长春理工大学 空间光电技术研究所 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 长春 130022
介绍了非直视单散射信道模型及其在椭球坐标系下的求解方法.在此基础上，针对垂直发收模式，研究了大气信道对紫外光通信系统的影响.对不同天气、不同通信距离条件下，大气信道所产生的能量损耗、时间延迟和脉冲展宽等进行了定量分析和仿真.仿真结果表明：能量衰减随能见度变化曲线存在拐点，即并不是天气越好，能见度越高，系统接收能量越大；通信距离1 km时，能见度18 km处出现能量衰减最小值；能量衰减随通信距离非线性递增，通信距离1 km时，能量衰减近100 dB；随着通信距离的增加，时间延迟和脉冲展宽都近似呈线性增长，通信距离1 km时，时间延迟接近5 μs，脉冲展宽大于10 μs.
紫外光通信 垂直发收模式 大气信道 能量衰减 时间延迟 脉冲展宽 Ultraviolet communication Vertical transmitter-receiver Atmospheric channel Transmission loss Time-delay Pulse broaden
