1 大连理工大学信息与通信工程学院, 辽宁 大连 116024
2 新疆大学信息科学与工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
采用Log-normal分布模拟海洋弱湍流信道,接收机采用等增益合并方式,在考虑雪崩光电二极管(APD)散粒噪声、信道衰减、几何损耗、Log-normal湍流和孔径平均因子等链路条件下,从理论上推导了水下无线光通信多输入多输出系统平均误码率和信道平均容量的上界表达式,并定量分析讨论了不同链路参数对系统平均误码率和信道平均容量的影响。数值结果表明,采用调制指数合适的正交幅度调制方式以及较大的天线数、接收孔径、发射光功率,均有助于提升系统性能。
海洋光学 弱湍流 正交幅度调制 孔径平均 平均误码率 信道平均容量 光学学报
2021, 41(19): 1901002
1 南京邮电大学电子与光学工程学院 微电子学院, 江苏 南京 210023
2 陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
3 中船重工 724 研究所, 江苏 南京 211153
结合孔径平均技术, 研究了湍流和瞄准误差联合效应信道下圆偏振移位键 控 (CPOLSK) 调制的误码率和中断概率性能。基于 Meijer G 函数, 推导了 CPOLSK 调制误码率和中断概率的闭合表达式; 仿真研究了归一化波束宽度、归一化抖动标准差以及接收孔径对系统平均误码率、中断概率的影响, 进行了数值分析, 并与开关键控调制 (OOK) 的误码率进行了比较; 通过蒙特卡洛仿真, 对基于偏振调制的自由空间光 (FSO) 通信系统性能的数值分析结果进行了验证。结果表明: 同一条件下, CPOLSK 调制的误码率性能优于 OOK 调制; 归一化波束宽度对系统性能的影响是非线性的, 存在最优值; 随着归一化抖动标准差的增大, 系统的性能会下降; 增大接收孔径尺寸, 可以有效地提高系统的性能。研究结果对 FSO 通信系统的设计具有实际指导意义。
光通信 孔径平均技术 圆偏振移位键 控 开关键控调制 平均误码率 中断概率 自由空间光 optical communications aperture averaging technique circular polarization shift key on-off keying average bit error rate outage probability free space optics
1 贵州大学物理学院, 贵州 贵阳 550025
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
在考虑大气湍流效应、气象条件和孔径平均效应的条件下,对星地下行链路中基于等比合并算法的多孔径相干光接收机的性能进行研究,推导了其误码率(BER)分析模型,并基于该模型分析了各种湍流强度、气象条件和孔径大小对接收机灵敏度的影响。研究结果对于实际应用具有很好的指导意义。
大气光学 大气湍流 气象条件 孔径平均 等比合并 误码率 激光与光电子学进展
2019, 56(21): 210101
1 陆军工程大学 通信工程学院, 南京 210007
2 中国人民解放军31111部队, 南京 210007
研究了逆向调制光通信回波反射链路中的大气湍流效应及抑制方法。利用相位屏方法模拟大气湍流效应, 建立了弱湍流情况下高斯光束在传统无线光通信和逆向调制光通信中的传播模型, 对比分析了高斯光束在传统自由空间光通信单向链路和逆向调制光通信双向链路中大气湍流引起的闪烁指数。结果显示大气湍流对逆向调制光通信回波反射链路的影响远大于对传统自由空间光通信中单向链路的影响。还研究了孔径平均效应对逆向调制光通信中回波反射链路中闪烁指数的影响。结果表明, 对于逆向调制光通信, 大的接收孔径对于大气闪烁的抑制依然有效。
光通信 逆向调制光通信 大气湍流 猫眼 孔径平均效应 闪烁指数 optical communication modulating retro-reflector optical communication atmospheric turbulence cat-eye aperture average effect scintillation index
为了评估孔径平均效应对空间激光通信系统性能的影响，理论分析和数值计算了激光通信系统中传输链路的统计特性，包括闪烁指数、衰落概率、衰落次数和平均衰落时间。结果表明：随着接收天线孔径的增加，传输链路的闪烁指数降低、衰落概率减小、衰落次数减少、平均衰落时间缩短，孔径平均效应使得通信系统性能得到提升。由于强湍流条件下湍流尺寸小，因此孔径平均效应明显。
激光通信 孔径平均效应 闪烁指数 衰落概率 衰落次数 衰落时间 laser communication aperture averaging scintillation index probability of fade number of fade fade time
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 西安通信学院, 陕西 西安 710106
基于大气湍流影响下的空间相干光通信系统模型和孔径平均效应的平面波模型，通过数值模拟研究了弱光强波动条件下孔径平均效应以及大气湍流内外尺度对相干光通信系统误码率和接收孔径直径最优值的影响。研究结果表明：孔径平均效应能够有效减小相干光通信系统的误码率，改善系统性能；原始信噪比越高，传输距离越短，波长越长，相位补偿模式的J值越大，接收孔径直径越接近最优值，孔径平均效应对误码率的改善效果越明显；孔径平均效应会影响接收孔径直径的最优值，相位补偿模式的J值越大，影响越明显；系统误码率和接收孔径直径最优值会随着大气湍流内尺度的增大而相应增大，随着大气湍流外尺度的减小而相应减小。研究结果将为空间相干光通信系统设计提供必要的理论依据。
光通信 空间相干光通信 孔径平均效应 相位补偿 误码率
海军航空工程学院 电子信息工程系，山东 烟台 264001
接收孔径可以有效地改善无线光通信链路的误码率性能。文章从孔径平均效应出发，比较了圆环接收孔径和圆形接收孔径的平均因子差异，进而分析了其对通信系统误码率的影响。仿真结果表明：当接收孔径D＜8 cm时，两种形状的孔径平均因子存在较大差异，误码率的相对误差较大；而当D≥8 cm时，两种形状的孔径平均因子基本相等，误码率的相对误差较小，基本上可以忽略。
无线光通信 孔径平均效应 孔径平均因子 误码率 optical wireless communications aperture averaging effect aperture averaging factor BER
1 海军航空工程学院电子信息工程系， 山东 烟台 264001
2 山东省信号与信息处理重点实验室， 山东 烟台 264001
3 中国人民解放军91960部队， 广东 汕头 515074
在无线光通信中，通信系统发射的光束通常近似看作平面波或球面波，而实际的发射光束是高斯波束，所以在研究通信系统性能指标时必然会存在差异。运用理论分析和实验仿真的方法，在不考虑湍流内、外尺度影响和弱湍流的前提下，对比分析了平面波、球面波以及高斯光束模型条件下孔径平均效应的差异。在此基础上，进一步分析了三种传输模型在误码率(BER)性能方面的差异。结果表明，高斯波束条件下孔径平均对误码率的影响明显，最先达到饱和状态，球面波次之，平面波较为平缓。
光通信 无线光通信 传输波束 孔径平均 误码率 激光与光电子学进展
2011, 48(12): 120101
长春理工大学 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室,吉林 长春 130022
大孔径接收是克服大气光通信中大气湍流影响的有效途径之一。在有限孔径接收光强起伏理论基础上,建立了平均信噪比与无湍流影响时的探测器输出信噪比、孔径平均因子以及光强起伏方差之间关系的数学模型,并给出了系统误码率计算公式。通过数值计算得出了在给定误码率(BER)设计指标时,不同大气湍流参数条件下,接收孔径直径与无湍流影响时的探测器输出信噪比之间的关系曲线。
光通信 孔径平均 尺寸选择 大气湍流 信噪比
采用Rytov近似、包含湍流内外尺度影响的近似修正von Karmam谱和传输权重函数中的Airy函数的高斯函数近似,给出了平面波通过湍流大气圆孔接收孔径平均到达角方差解析关系.
到达角 孔径平均 平面波 大气湍流
