大气激光通信系统信道研究
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摘要
大气激光通信作为一种非常好的无线通信手段，自激光出现以来，众多学者对它做了理论上和实验上的研究。在大气激光通信系统中，由于在传输过程中受到大气散射、折射、湍流等很多因素的影响，会造成激光光能量衰减，光强闪烁，光束随机偏转，能否克服这些影响是大气激光通信推广应用的关键。近年来，大气激光通信技术取得了辉煌的成就，但它受大气环境因素的影响非常严重，因此对大气激光通信信道的研究就显得格外重要。
论文首先系统叙述分析了大气激光通信的关键技术，大气衰减及大气湍流效应，并在此基础上结合通信理论给出信道模型，然后针对信道模型提出相关的技术方案，如自适应光学系统技术。
根据光检测理论，论文研究了在大气衰减及大气湍流效应影响下系统误码率的分析方法，重点研究了OOK调制和PPM调制下的系统误码率。论文也分析了影响最佳光束发散角的因素，提出改善发散角的技术。以上研究对通信系统的设计具有一定的指导意义。
Atmospheric laser communication has been as a kind of verygood wireless communication means, since the laser appears, sonumerous scholars have done it with the research on the experimentand in theory. Because such a lot of factors as atmosphericscattering, refracting, turbulence, etc. in the course oftransmisting in the atmospheric laser communication system willcause the energy of laser to decay, strength of laser tofluctuate, the random deflection of the light beam, it is a keyto overcome the influence. In recent years, we have made thebrilliant achievement in atmospheric laser communicationtechnology, but it is very sensitive to atmospheric environmentalfactor. So the study on atmospheric laser communication channelseems extremely important.
This paper has narrated and analyzed atmosphere decaying andatmospheric turbulence effect systematically at first, analyzedthe atmospheric turbulence effect, Then the paper provide thechannel model based on it and put forward relevant technologicalschemes against the channel, for instance, adaptive opticalsystem technology.
According to the optical_detected theory, the paper hasstudied the analytical method of err under the influence of theatmosphere decays and atmospheric turbulence effect, under OOKmodulating and PPM modulating especially. The paper analyses somefactors which influence optimized optical beam disperse angle andput forward technology to improve the optical beam dispersesangle. The above-mentioned research have certain directivesignificance to the design of the communication system.
论文首先系统叙述分析了大气激光通信的关键技术，大气衰减及大气湍流效应，并在此基础上结合通信理论给出信道模型，然后针对信道模型提出相关的技术方案，如自适应光学系统技术。
根据光检测理论，论文研究了在大气衰减及大气湍流效应影响下系统误码率的分析方法，重点研究了OOK调制和PPM调制下的系统误码率。论文也分析了影响最佳光束发散角的因素，提出改善发散角的技术。以上研究对通信系统的设计具有一定的指导意义。
Atmospheric laser communication has been as a kind of verygood wireless communication means, since the laser appears, sonumerous scholars have done it with the research on the experimentand in theory. Because such a lot of factors as atmosphericscattering, refracting, turbulence, etc. in the course oftransmisting in the atmospheric laser communication system willcause the energy of laser to decay, strength of laser tofluctuate, the random deflection of the light beam, it is a keyto overcome the influence. In recent years, we have made thebrilliant achievement in atmospheric laser communicationtechnology, but it is very sensitive to atmospheric environmentalfactor. So the study on atmospheric laser communication channelseems extremely important.
This paper has narrated and analyzed atmosphere decaying andatmospheric turbulence effect systematically at first, analyzedthe atmospheric turbulence effect, Then the paper provide thechannel model based on it and put forward relevant technologicalschemes against the channel, for instance, adaptive opticalsystem technology.
According to the optical_detected theory, the paper hasstudied the analytical method of err under the influence of theatmosphere decays and atmospheric turbulence effect, under OOKmodulating and PPM modulating especially. The paper analyses somefactors which influence optimized optical beam disperse angle andput forward technology to improve the optical beam dispersesangle. The above-mentioned research have certain directivesignificance to the design of the communication system.
引文
[1] 陈根祥．光无线通信技术及应用[M]．电子工业出版社．1998：15—18
[2] 桑林．数字通信[M]．北京邮电大学出版社．2002：87—91
[3] 朱华．随机信号分析[M]．北京理工大学出版社．2002：317-325
[4] 吴健．随即介质中的光传播理论[M]．成都电信工程学院出版社．2002：135-140
[5] 薛定宇．控制系统计算机辅助设计—MATLAB语言及其应用[M]．清华大学出版社．1998：253-259
[6] 姚启均．光学教程[M]．高等教育出版社．1988：111-125
[7] 侯正信译．数字信号处理基础[M]．电子工业出版社．2003：47-51
[8] 樊昌信等．通信原理．国防工业出版社．1995：182-196
[9] 王延恒．光纤通信技术基础[M]．天津大学出版社．1996：151-163
[10] 张希文．激光雷达信号大气衰减效应[J]．应用光学．2000：21(4)：21-25
[11] 张逸新．随机介质中光的传播与成像[M]．国防工业出版社．2002：9—17
[12] 戚康男．统计光学导论[M]．南开大学出版社．1997：143-145
[13] 周仁忠．自适应光学[M]．国防工业出版社．1996：125-132
[14] 宋正方．应用大气光学基础[M]．气象出版社．1990：156-162
[15] 谢术军．自由空间激光通信[M]．国防工业出版社1999：23-28
[16] 王庆友．CCD应用技术[J]．天津大学出版社．2000：185-190
[17] 蒋丽娟．近地实用激光大气通信系统设计．光通信技术．2000．3：29-30
[18] 胡广书．数字信号处理[M]．清华大学出版社．1997：126-132
[19] 应怀礁．波形和频谱分析与随即处数据处理[M]．中国铁道出版社．2000：165-174
[20] 周炳煌．激光原理[M]．国防工业出版社．1995：210-217
[21] 谭扬林．数字通信原理[M]．湖南大学出版社．1998：160-172
[22] 李旭．数据通信技术[M]．机械工业出版社．2002：46-48
[23] 倪飞．空间光通信APT系统中光信号处理技术研究[J]．2002：67-78
[24] 唐涛．一种基于捕获跟踪策略的光束发散角分析方法[J]．电光与控制．2002：9(3)：30-35
[25] 徐晓静．影响激光大气通信距离的诸因素分析[J]，光学精密工程．2002：10(5)：495-499
[26] 谢霄康．大气闪烁对激光信号检测的影响[J]．电子科技大学学报．1998：27(5)：537-540
[27] 龚知本．激光大气传输研究若干问题进展[J]．电子学报，1998：35(5)：89-97
[28] 戴永江．激光雷达原理[M]．北京：国防工业出版社，2001：55-67
[29] 张逸新．湍流大气中激光束的漂移[J]．光学学报，1996：35(5)34-36
[30] 胡渝．空间激光通信技术及其发展[J]．电子科技大学学报，1998：25(2)：30-32
[31] 张广军．近红外动目标CCD成像跟踪系统测控技术[J]．1996(03)：21—24
[32] 汤俊雄．大气激光通信系统中激光器技术研究[J]应用光学2001(11)：1119-1122
[33] 邹自立．悄然复兴的激光大气通信技术[J]．光通信技术，1997：21(3)：167—170．
[34] 徐晓静．影响激光大气通信距离的诸因素分析[J]．光学精密工程，2002：10(5)：493—496
[35] 蔡燕民．155M b its／s大气传输光通信系统及其测试[J]．中国激光，2000：27(11)：1040-1044．
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[43] Zhuang Z W, Ma D T, Wei J B .Diversity coding sche me for wireless optical co m munication with direct detection[J] Electronics Letters, 2004: (40) :822—823
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