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大气光学与海洋光学
孙晶  黄普明  幺周石  
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摘要
大气湍流与平台微振动的存在会导致星地激光通信链路的随机信道衰减,使通信质量无法得到保证。为了研究大气湍流与平台微振动共同影响下的星地激光通信性能,建立了联合星地激光链路随机衰减模型,并基于二进制相移键控调制、外差相干接收给出了该模型下系统平均误码率的闭合表达式。仿真分析了不同星地激光通信系统参数对系统误码率性能的影响,研究结果可为实际星地激光通信系统的设计提供一定的理论参考。
激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0301003
光纤光学与光通信
刘文亚  王翔  赵尚弘  牟迪  高航航  
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摘要
研究基于解码转发(DF)中继的三跳混合射频/自由空间光/射频(RF/FSO/RF)航空通信链路性能。航空子节点到骨干节点为RF链路,骨干节点之间为FSO链路,并假设三跳中的调制方式相同,RF信道服从Nakagami-m衰落模型,FSO信道服从Exponentiated Weibull大气湍流分布模型。推导了端到端中断概率(OP)和平均误码率(BER)的闭合表达式,分析了大气湍流强度、RF信道衰落系数及不同调制方式对系统OP、平均BER性能的影响。结果表明:在三跳DF中继方式下,最优的OP、BER性能取决于信道质量最差的一跳,二进制相移键控(BPSK)调制误码性能要优于二进制频移键控(BFSK)调制及高阶PSK调制。推导的闭合表达式有利于量化分析链路性能,为系统设计提供参考。
激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0306004-1
综述
曾凤娇  杨康建  晏旭  赵孟孟  [ ... ]杨平  文良华  
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摘要
由于各国愈发重视海洋安全和领土安全问题,水下激光通信发挥着越来越重要的作用。在复杂的海洋环境中实现信息高速和安全的传输是水下激光通信亟待研究的课题。梳理了国内外水下激光通信系统的发展历程,总结了系统的技术优势,给出了通信原理,分析了影响系统性能的关键技术。最后指出未来的水下激光通信系统将具有更高的通信速率、更低的误码率、更远的通信距离、更大的容量、更小的功耗和更小的体积等优点,并从点对点通信发展到组网式通信。
激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0300002-1
大气光学与海洋光学
吴琰  戴聪明  赵凤美  魏合理  
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摘要
在Málaga湍流信道和Nakagami-m衰弱信道条件下,对基于选择合并技术的混合自由空间光/射频(FSO/RF)通信系统性能进行研究。在考虑指向性误差的情况下,推导了采用副载波调制和强度调制直接检测方案的混合FSO/RF系统的平均误码率和中断概率表达式,并利用Meijer G函数和扩展广义双变量Meijer G函数获得其闭合解。在不同的副载波调制方式、湍流强度、指向性误差及RF信道衰弱参数情况下,分别分析混合FSO/RF系统和单FSO系统的误码率和中断概率。仿真结果表明,相比单FSO系统,混合FSO/RF通信系统能有效提升通信系统性能。
激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0101002
光纤光学与光通信
李军  罗江华  元秀华  
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摘要
在水下无线光通信(UOWC)中,光传输可能会发生在近水面,此时水表面波扰动对通信性能的影响不可忽视。在实验室环境下搭建了近水面UOWC系统,应用风扇控制产生水表面波扰动场景,研究水表面波扰动对通信性能的影响。采用不归零开关键控(NRZ-OOK)调制,研究速率为500 Mbit/s的伪随机信号在10 m自来水信道传输过程中,输入光强和水表面波扰动对信号误码率(BER)的影响。研究表明:光信号在近水面传输时,系统的BER与输入光强的大小密切相关。水表面波扰动对通信质量影响显著,不仅与光传输链路中水表面波扰动的区域范围有关,还与水表面波扰动的深度有关,而且BER随扰动的范围和深度呈现某种特定的统计规律。该规律对近水面光链路、水-空链路及空-水链路的无线光通信系统的接收、跟踪和瞄准装置设计与优化具有一定指导意义。
光学学报
2021, 41(7): 0706005
大气光学与海洋光学
吴琰  梅海平  魏合理  
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摘要
大气环境严重影响了自由空间光通信系统的性能。考虑到天气环境、大气湍流以及指向性误差等因素对激光通信的影响,建立了联合信道统计模型,并利用Meijer-G函数推导出基于开关键控调制的自由空间光通信系统的平均误码率、平均信道容量和中断概率等性能参数及其闭合表达式。在不同类型的M湍流、不同的归一化指向性误差以及能见度为5 km和20 km天气的联合信道条件下,对系统性能参数进行仿真与分析。结果表明:指向性误差越小,通信系统性能参数受湍流影响越大;指向性误差越大,越可能存在最佳光束发散角使得通信系统达到最佳性能。
激光与光电子学进展
2020, 57(5): 050101
光纤光学与光通信
曹明华  张伟  张悦  王惠琴  [ ... ]武鑫  毛一聪  康中将  
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摘要
为了进一步提高大气光通信系统的传输速率,设计了一种采用4阶脉冲幅度调制的超奈奎斯特(4PAM-FTN)速率大气光传输系统。推导了该系统在对数正态分布衰落信道中的理论误码率公式。分析了传输距离、波长对系统误码性能的影响,以及加速因子与传输速率之间的关系。蒙特卡罗仿真结果表明:误码率与传输距离成正比,与加速因子、光波长成反比。在加速因子为0.9时,系统可以在误码性能几乎不变的情况下获得6.1%的传输速率增益;当加速因子为0.83时,可以获得16.7%的传输速率增益。
激光与光电子学进展
2020, 57(23): 230605
光纤光学与光通信
刘文亚  王翔  赵尚弘  牟迪  
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摘要
研究一种基于选择合并分集的三点协作架构下的混合射频/自由空间光(RF/FSO)航空通信系统链路性能。在该架构下,FSO链路服从平均孔径效应下的Exponentiated Weibull大气湍流分布模型,RF链路采用Nakagami-m衰落信道模型,推导了系统端到端性能指标的闭合表达式,通过仿真分析湍流强度、调制方式及分集通信方案对系统中断概率(OP)、平均误码率(BER)的影响。仿真结果表明:相比单FSO链路通信,混合RF/FSO航空通信具有更好的BER及OP性能;低阶M-PSK调制能有效改善大气湍流对混合RF/FSO航空通信系统的影响;在信噪比高时,合并分集的通信方案对系统误码性能的改善要优于低阶调制。
激光与光电子学进展
2020, 57(21): 210605
大气光学与海洋光学
聂敏  张怡心  杨光  张美玲  [ ... ]孙爱晶  裴昌幸  
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摘要
为研究冰晶粒子对量子干涉雷达性能参数的影响,基于冰晶粒子的Van de Hulst近似理论、标准伽马分布和Henyey-Greenstein相函数,研究了冰晶粒子背景下雷达探测光子的偏振变化,建立了冰晶粒子的不同参量对量子干涉雷达探测光子的传输距离、分辨率和误码率的影响模型。仿真结果表明,增加冰晶粒子的有效尺度,会增大探测光子的能量耗散,导致探测光子的传输距离下降;发射波束光子数目一定时,量子干涉雷达的分辨率随冰晶粒子光学厚度的增加而降低;当冰晶粒子浓度一定时,链路的量子误码率随冰晶粒子的有效尺度与非对称因子的增加而增加,且不同类型的冰晶粒子对量子误码率的影响程度不同;当保持高偏振对比度时,将椭圆率角减少到一定范围内可以降低量子误码率。
激光与光电子学进展
2020, 57(13): 130101
摘要
针对现有光空间脉冲位置调制频谱效率低、激光器利用率不高等问题, 将分层技术与空间脉冲位置幅度调制相结合, 提出了一种适合于大气激光通信的多层空间脉冲位置幅度调制方案.通过 额外增加少量几个激光器构成多层结构, 并通过脉冲位置幅度调制中的脉冲位置携带比特信息, 不同层通过脉冲幅度得到区分.介绍了系统中层映射、空间脉冲位置幅度映射及其逆映射的原理, 并 推导出该方案的误码率表达式.利用蒙特卡洛仿真方法进一步验证了该方案的正确性, 并与传统空间调制系统的性能进行了对比.结果表明: 与传统光空间调制系统相比, 所提方案提高了系统的频 谱效率, 且所用激光器数目更少.在传输比特相同的条件下, 相对于(32,4,128)-空间脉冲位置调制系统, (9,4,8,2)-多层空间脉冲位置幅度调制系统的频谱效率提高了16倍, 当误码率为10-3时, 其信噪比改善了约1 dB, 且所用激光器数目不到前者的1/3.其中, 括号中的参数分别表示激光器数目、探测器数目、采用调制方式的阶数及层数, 层数为1时忽略.
光子学报
2020, 49(5): 501002
00 11