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基于大气信道的混合FSO/RF系统自动切换的研究

作　者: 贾转红
导　师: 敖发良
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 自由空间光通信射频通信 Mie散射光斑误码率切换
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文介绍了自由空间光通信(FSO)和射频通信(RF)的基本理论、研究现状和发展趋势。为了保证自由空间光通信的传输质量,针对大气信道的恶劣环境造成的可靠性下降问题,引入了一种减小FSO传输信号衰减的混合FSO/RF通信系统,并对该系统中两条链路的自动切换性能进行了分析研究,结果表明混合系统的可用性高于单链路。本文根据最新的ITU-R建议,深入分析大气衰减效应和大气湍流效应对信号传输的影响,尤其是云、雾、雨的散射衰减作用,初步构建混合FSO/RF通信系统信道的物理和数学模型,拟定了自由空间光通信的流程图,并依据该流程图进行性能仿真。该流程的物理意义清楚,形式简单。另外通过对大气衰减信道和湍流信道的分析仿真,模拟出两种信道光斑的差异,得出一个重要的结论:大气衰减信道适合用接收功率来描述,而大气湍流信道适合用接收光斑来描述。本文在对接收功率与误码率性能分析的基础上,推导出两个具体的链路切换门限值,提出了一种新的切换方案:利用DSP来进行判断处理,通过矩阵切换开关来实现切换功能。另外,将混合FSO/RF系统的性能与前人的实测结果比较,两者基本吻合。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 无线通信系统的发展  8
  1.2 大气信道和混合FSO/RF 系统概述  8-9
  1.3 混合FSO/RF 系统优缺点  9-10
  1.4 混合FSO/RF 系统的国内外现状  10-12
  1.5 课题来源及主要内容  12-13
  1.6 课题意义  13-15
第二章大气信道的衰减和湍流效应  15-25
  2.1 大气吸收  15-17
    2.1.1 FSO 链路的吸收特性  15-17
    2.1.2 RF 链路的吸收特性  17
  2.2 大气散射特性分析  17-22
    2.2.1 大气散射分类  18-19
    2.2.2 大气信道散射损耗  19-22
  2.3 大气湍流效应  22-25
第三章云雾雨的衰减  25-41
  3.1 云的散射  25-29
    3.1.1 云的分类  25-27
    3.1.2 云的单次散射特性  27-29
  3.2 雾的散射  29-34
    3.2.1 雾的分类和粒子分布  30-31
    3.2.2 雾的散射特性分析  31-34
  3.3 雨的散射  34-41
    3.3.1 FSO 链路中雨的衰减  34-35
    3.3.2 RF 通信链路雨的散射  35-41
第四章混合FSO/RF 系统链路建立与仿真  41-60
  4.1 混合FSO/RF 系统概述  41
  4.2 FSO 链路的衰减  41-45
  4.3 RF 链路的衰减  45
  4.4 混合FSO/RF 链路的噪声和误码率分析  45-47
  4.5 混合FSO/RF 链路的性能仿真与分析  47-60
    4.5.1 接收功率和光电流性能分析  47-54
    4.5.2 信噪比和误码率性能分析  54-57
    4.5.3 光斑的实时显示  57-60
第五章混合 FSO/RF 系统自动切换条件和性能分析  60-67
  5.1 自动切换条件分析  60-62
  5.2 自动切换的混合系统  62-67
    5.2.1 自动切换的实验系统  63
    5.2.2 自动切换系统的性能分析  63-67
第六章结束语  67-70
  6.1 论文结论  67-68
  6.2 对混合FSO/RF 系统的进一步研究和展望  68-70
参考文献  70-73
附录  73-74
作者在研究生期间发表的论文  74-75
致谢  75

基于大气信道的混合FSO/RF系统自动切换的研究

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