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自由空间光通信中误码率的研究

作　者: 孙兴超
导　师: 张正平
学　校: 贵州大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线光通信光波特性大气衰减大气湍流信道模型
分类号: TN929.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 63次
引　用: 1次
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内容摘要

自由空间光通信技术是伴随着半导体激光器和光电探测器件的日益完善以及光通信技术的发展而重新兴起的一种无线通信方式,因为其一系列无法比拟的优势成为下一代光通信的发展方向之一。近地面无线光通信用于宽带接入,是解决最后“一英里”问题的有效方法;而在卫星通信系统中,卫星光通信被认为是解决卫星通信高码率“瓶颈”问题的唯一途径。由于自由空间光通信采用的是大气随机信道,所以研究大气随机信道本身的特性对传输光波的影响非常重要。本文在搜集与查阅大量的国内外相关文献资料、学习大气激光通信的相关原理后,研究了大气随机信道对自由空间光通信的影响。论文首先介绍了自由空间光通信的概况及其优势和国内外研究现状;根据基于麦克斯韦方程组的电磁理论推导出了光波的波动方程,并讨论了光波的主要参数,并基于衍射的理论推导出了在传输方向上三种光波的光强分布;随后讨论了大气对光通信的影响,包括大气气体分子、大气气溶胶离子和大气湍流对光信号的影响;基于大气影响的理论建立了大气信首传输模型包括大气衰减模型和大气湍流模型,并根据惠更斯-菲涅尔原理推导出了三种光束在空间任意一点的平均强度。在建立模型的基础上进行了三种光波在传输方向轴上的光强的分布和高斯光束的远场传输的光斑的模拟,最后对无线光通信中的误码率进行了初步研究,得出了误码率和光束振幅的关系。

全文目录

目录  3-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
第1章绪论  7-14
  1.1 自由空间光通信简介  7-8
    1.1.1 自由空间光通信  7
    1.1.2 光通信发展史  7-8
  1.2 自由空间光通信优势和应用  8-11
    1.2.1 自由空间光通信的发展优势和劣势  8-10
    1.2.2 无线光通信的应用方向  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-13
  1.4 本章小结及其论文研究内容  13-14
第2章光波特性的研究  14-24
  2.1 光波简介  14-16
    2.1.1 电磁波的知识  14-16
    2.1.2 光波的参数  16
  2.2 光波传播轴上光强分布  16-23
    2.2.1 平面波  17-18
    2.2.2 球面波  18-20
    2.2.3 高斯波  20-23
  2.3 本章小结  23-24
第3章大气对光通信的影响  24-39
  3.1 大气组成和对光通信的影响  24-25
  3.2 大气吸收  25-29
    3.2.1 分子线性吸收  27-28
    3.2.2 大气窗口区的连续吸收  28-29
  3.3 大气散射  29-31
    3.3.1 瑞利散射  30
    3.3.2 米耶散射  30-31
  3.4 湍流效应  31-38
    3.4.1 大气湍流参数  31-34
    3.4.2 大气湍流效应  34-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章大气信道模型的建立  39-48
  4.1 大气衰减信道模型的建立  39-41
  4.2 大气湍流信道模型的建立  41-47
  4.3 本章小结  47-48
第5章模拟仿真和结果分析  48-74
  5.1 Matlab简介  48-56
    5.1.1 matlab概述  48-49
    5.1.2 matlab绘图  49-52
    5.1.3 M文件及程序调试  52-54
    5.1.4 系统仿真(simulink)工具箱简介  54-56
  5.2 matlab仿真  56-69
    5.2.1 大气衰减和能见度的关系  56-57
    5.2.2 大气透射率和能见度的关系  57-59
    5.2.3 大气湍流结构常数  59-60
    5.2.4 传输方向上光强的分布  60-62
    5.2.5 高斯光斑显示  62-69
  5.3 误码率的影响  69-73
  5.4 本章小结  73-74
第6章总结与展望  74-76
  6.1 总结  74
  6.2 展望  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-81
附录  81-82

自由空间光通信中误码率的研究

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