大气湍流对激光通信系统误码率影响的研究

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湍流环境下组阵收发的深空激光通信系统性能

湍流环境下组阵收发的深空激光通信系统性能

引用本文:李晓龙,蔡岳丰,闫宝罗,等.湍流环境下组阵收发的深空激光通信系统性能[J].光通信技术,2020,44(10):20-23.湍流环境下组阵收发的深空激光通信系统性能李晓龙蔡岳丰闫宝罗李昌瑾刘海锋!,2,林炜!,2,刘波i,2*,吴继旋3 "1.南开大学现代光学研究所,天津300350$ 2.南方海洋科学与工程广东省实验室,广东珠海519000$3.天津工业大学电子与信息工程学院,天津300387)摘要:为了探究大气湍流对深空激光通信的影响,从理论上讨论了 Gamma-Gamma分布的大气信道模型和抑制大气湍流的手 段。

建立了基于组阵收发的深空激光通信系统模型,对不同湍流条件下的系统误码率进行仿真。

仿真结果表明:在信噪比为20 +B时,弱湍流环境的下行链路通信误码率比强湍流低4个数量级;大气湍流强度增强时,系统的通信误码率增大;在同等湍流强度下,大气湍流对于上行链路通信性能的影响比下行链路更大。

关键词:深空环境;空间激光通信;大气湍流;组阵收发;误码率中图分类号:T N929.12文献标志码:A 文章编号:1002-5561 (2020) 10-0020-04D〇I:10.13921/ki.issn1002-5561.2020.10.006 开放科学(资源服务)标识码(OSID): Performance of deep space laser communication system witharray transceiver in turbulent environmentL I Xiaolong1,CAI Yuefeng1,YAN Baoluo1,L I Changjin1,LIU Haifeng1,2,LIN Wei1,2,LIU Bo12;,WU Jixuan3 "1. Institute o f Modern OptiGS, Nankai University, Tianjin 300350, China; 2. Southern Marine SG ienG e and Engineering Guangdong Laboratory, Zhuhai Guangdong 519000, China; 3. College o f EleGtroniG and Information Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China)_______________________________________________________________!"#$%__________________________________________________________Abstract:In order to explore the effect of atmospheric turbulence on deep-space laser communication, the Gamma-Gamma dis­tributed atmospheric channel model and means to suppress atmospheric turbulence are theoretically discussed. A deep space laser system model based on array transceiver is introduced, and the system's bit error rate under different turbulence conditions is sim­ulated. The results show that when the signal-to-noise ratio is 20 dB, the downlink communication bit error rate under weak tur­bulence is 4 orders of m agnitude lower than that under strong turbulence. When the intensity of a tmospheric turbulence increases, the bit error rate of t he system increases. At the same turbulence intensity, the influence of atmospheric turbulence on uplink com­munication performance is greater than that on downlink.Key words:deep space environment; space laser communication; atmospheric turbulence; array transceiver; bit error rate0引言目前,空间激光通信技术已经成功应用在星地、星际等多种激光链路中。

大气湍流中的激光传输

大气湍流中的激光传输

使用适应性强的接收器
要点一
总结词
使用适应性强的接收器可以捕获更多信号,降低噪声和干 扰。
要点二
详细描述
在湍流大气中,光束的形状和强度可能会快速变化。因此 ,使用适应性强的接收器非常重要。这种接收器能够快速 响应光束的变化,并捕获更多的信号能量。此外,接收器 还应具有较低的噪声和干扰水平,以提高信号检测的准确 性。通过结合适应性强的接收器和适当的信号处理技术, 可以进一步改善激光传输的性能,提高通信和探测系统的 可靠性。
激光遥感技术能够实现高分辨率、高精度的目标成像,为地理信 息获取、资源调查等领域提供支持。
穿透性强
激光的波长较短,能够穿透一定厚度的云层和植被,因此在气象预 报、森林防火等领域有广泛应用。
实时监测
激光遥感技术能够实现实时、动态的目标监测,为灾害预警、环境 保护等领域提供及时的信息支持。
THANK YOU
大气湍流的特性
总结词
大气湍流的特性包括随机性、非线性和尺度变化等。
详细描述
大气湍流的随机性表现在流场中各点的速度和方向都是随机的,无法预测下一个时刻的状态。非线性则是指湍流 中各种物理量之间的相互作用是非线性的,导致流场的复杂性和混沌性。此外,大气湍流还具有尺度变化的特性, 从小尺度到大气边界层,湍流的作用范围广泛。
04
大气湍流中激光传输的改善方 法
提高激光功率
总结词
提高激光功率可以增强信号强度,减少 因大气湍流引起的信号衰减。
VS
详细描述
通过使用更高功率的激光器,可以增加信 号的能量,从而提高在湍流大气中传输的 信号强度。这有助于克服湍流引起的光束 漂移和扩展,降低误码率,提高通信和探 测系统的性能。
优化光学系统设计

基于阵列接收机的大气激光通信系统性能研究

基于阵列接收机的大气激光通信系统性能研究
湍 流 区, 大尺 寸接 收孔径 可 以有 效减 小强度 起伏 。 当湍流 强度 一定 时, 增 加接 收机 的数量 可 以 大幅提高 系统 的信 噪 比和 有效通 信距 离 , 对 工程 上提高 激光通 信 的质量 具有 一定 的指导 意义 。
关键词 : 大 气光 通信 ; 阵列 接 收机 ; 孔径 平均 效应 ; 误码率; 信噪比
t h e p e f r o r ma n c e o f l f e e s p a c e o p t i c a l ( F S O) c o m m u n i c a t i o n s y s t e m, a c o u p l e d m a t h e m a t i c a l m o d e l i s b u i l t t o d e p i c t t h e
c o mmun i c a t i o n s y s t e m i s a l s o s i mul a t e d .Th e r e s u l t s s h o w t h a t i n me di u m a n d s t r o n g t ur b u l e n c e i f e l d, t h e i n lu f e n c e o f BER a nd a p e tu r r e a v e r a g i ng f a c t o r i s v e r y o b v i o us t ha n t h a t i n we a k t ur bu l en c e ie f l d, a n d t h e l a r g e r di a me t e r c a n e f - f e e t i v e l y r e d uc e t he i n t e ns i t y l f uc t ua t i o n s . I n a dd i t i o n, u nd e r a c e r t a i n i nt e n s i t y o f t u r b ul e n c e t he l a r g e r n un l be r s o f r e— c e i v e r s i s . t h e b e t t e r t h e e f f e c t i v e SNR a n d BER o f FS O s y s t e m i s, whi c h i s g ui d e s i g n i ic f a n c e f 0 r i mp r o v i n g t h e q ua l i t y

大气湍流对长程传输激光光场影响机理及多孔径相干合成抑制方法

大气湍流对长程传输激光光场影响机理及多孔径相干合成抑制方法

大气湍流对长程传输激光光场影响机理及多孔径相干合成抑制方法下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。

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大气湍流下无线光通信信道性能研究

大气湍流下无线光通信信道性能研究

伏强度大小 , 一般采用下式估算光强度起伏[] 4 为

12Ck/ u . 3  ̄ 6 / L
() 1
式 中: 一 2 为波数 ; k 丌 L为系统传输距离; 为大 气折射率结构常数 , 其值与信号传输高度和大气风 速相 关 , 般用 Hung l Valy模型 表示 [] 一 fae— l e 4 为
第 3 卷第 5 1 期 21 年 1 01 O月
西







Vo. 1No 5 13 . Oc. 0 1 t2 1
J u n l f ia c n l i l i ri o r a o ’ nTe h oo c v s y X g a Un e t
文章编 号 : 1 7 —9 5 2 1 ) 54 30 6 39 6 (0 1 0 —1 —5
闪烁 . 对于 通信 速率 , 气 湍流 引 起 的光 信 号 衰 相 大
大气 湍流 下 无 线光 通 信 信 道性 能研 究
黄根 全
( 北方雷 达电子科 技集团有限公 司, 安 7O O ) 西 1 10
摘Hale Waihona Puke 要 : 无线光通信 中大气湍流导致光信号在传输 中产生光强起伏等现 象, 其影响成为无线
光通 信普及 的一 大障碍 . 于 大 气湍流 不 同光 强起 伏信 道 模 型 , 别建 立 了弱 、 基 分 中及 强 湍 流信
关 键 词 : 无 线光通 信 ; 流信道 模 型 ; 湍 中断概 率 ; 信道 容量
中 图号 : T 2 . N9 9 1 文 献标 志码 : A
无 线光 通信 具 有 大 带 宽 、 干 扰 能 力 强 、 密 抗 保

光强闪烁对大气激光通信系统误码率的影响

光强闪烁对大气激光通信系统误码率的影响

( .安顺 学 院物理 系 ,贵州 安 顺 5 1 0 ) 2 6 O 0
摘 要 :作 者对 大气 湍流 引起 的光 强 闪烁进行 了简要 的分析 ,从 光 波通信 系统误 码 率的计 算
公 式 出发 ,忽略 系统其 它噪 声 ,仅 考 虑光 强 闪烁 对 系统误码 率 的影 响 ,给 出了光强 闪烁射 结 构 常 数 , 征 湍 流 的 强 弱 , 表 L 为传输距 离, = 2 是波数 , 为常数 。 于平 面波 A 一 A 对
1 2 , 于球 面波 A 一 04 6 由 于 在实 际 的 大气 激 光 通 信 系 .3 对 .9 。 统 中激 光 束 都 是 经 过 光 学 天 线 准 直 后 进 入 大 气 信 道 , 此 可 因
以 近 视 认 为 激 光 束 为 平 面 波 。 据 达 维 斯 的 划 分 [ : 湍 流 根 6强 C :> 2 5 1。 , 湍 流 c . × 0。 弱 :< 64× 1 , 等 湍 流 G4× . 0 中 . l。 O < < 2 5 1 。 . × 0 。 当光 学 天 线 在 距 地 面 5 0 以下 的 0米
变 化所 形 成 。 于 光 束 直 径 与 湍 流 尺 寸 相 当 或 比湍 流 尺 寸 大 由 得 多 , 时光 束 截 面 内 包 含 有 许 多 的 湍 流 漩 涡 , 传 输 的 光 此 所

图 1 光 强 闪 烁 示 意 图 2 2 光 强 闪 烁 与误 码 率 的 关 系 .
第 1 第 5期 2卷
21 0 0年 1 O月
安 顺 学 院 学 报
J 0URNAL OF ANSHU N NI U VERS TY I
Vo . 2 NO 5 11 . 0c . 0 0 t2 1

大气激光通信系统的研究

大气激光通信系统的研究

大气激光通信系统的研究重庆理工大学文献综述文摘:激光信息在大气中的传输是大气光学领域最活跃的研究热点之一。

由于激光本身所具有的高强度、高相干性、高单色性和高方向性等特性,从而有容量大、波束窄、速度快、保密性好和抗干扰性强等优点,因此激光成为无线光通信中最理想的载体。

本文概述了大气激光通信的基本原理和发展,介绍了大气激光通信的特点和应用。

以一种能实现计算机间通信(能传输语音和数据)的新型以太网接口大气激光通信系统为例,结合实验研究,介绍了该系统的发射机和接收机。

并针对大气无线激光通信系统,本文深入地研究了大气湍流信道中随机光强信号的检测方法,对激光束在大气湍流信道中的传输进行了仿真和建模,并对实际的大气湍流信道进行了测量。

关键词:大气激光通信光发射终端光接收终端损耗特性激光I.激光通信概述1960年激光的出现极大地促进了许多学科的发展,其中也包括通信领域激光以其良好的方向性、相干性及高亮度性等特点成为光通信的理想光源。

将激光应用于通信,掀开了现代光通信史上崭新的一页,成为当今信息传递的主力军。

激光通信是以激光光束作为信息载体的一种通信方式,和传统的电通信一样,它可分为有线激光通信和无线激光通信两种形式。

其中,有线激光通信就是近年来发展迅猛的光纤通信。

无线激光通信也可称为自由空间激光通信,它直接利用激光在大气或太空中进行信号传递,可进行语音、数据、电视、多媒体图像等信号的高速双向传递。

这是目前国际上的一大研究热点,世界上各主要技术强国正投入大量的人力物力来抢占这一领域的技术优势。

根据使用情况,无线激光通信可分为:点对点、点对多点、环形或网络状通信。

在本文中,我们主要研究的是点对点的通信。

此外,根据传输信道的不同,无线激光通信又可分为:大气激光通信、星际(深空)激光通信和水下激光通信川。

大气激光通信是自由空间激光通信的一个分支,它以近地面大气作为传输媒介,是激光出现后最先研制的一种通信方式。

大气激光通信系统主要由光源、调制器、光发射机、光接收机及附加的电信发送和接收设备等组成,只要相互进行瞄准即可进行通信。

大气闪烁对无线激光通信效能的影响

大气闪烁对无线激光通信效能的影响
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关键 词 : 光通 信 ; 气湍流 ; 码率 ; 噪 比 激 大 误 信
中图分 类号 :N 1 .4 T 9 9 1 T 9 1 1 ;N 2 o t o p e i u b l n e o n l e c f a m s h rc t r u e c n BER o a e o m un c to y t m fl s r c m ia i n s s e
W ANG .e 。 CHU h n.e g REN he g 1i L De f i Z e fn 。 Z n .e , I Gua g d ng n —o


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要 : 于 K l grv和 R t 基 o mooo yo v的大 气湍 流理论 模 型 , 考虑 到大 气湍 流 引起 的强度 闪烁 对 激
光通 信 系统 性 能 的影响 , 到 了用 于 描述 强 、 得 弱湍 流 条件 下误 码 率 的 理论 模 型 , 值 模 拟 了湍 数 流 强 弱和激 光波 长 对通信 系统误 码 率 的影响 。结 果 表 明: 中强 湍流 区对 信 噪 比的 影 响 明显 大
第4 1卷 第 4期
21 0 1年 4月
激 光 与 红 外
I ER & I F AS N RARE D
Vo | l41. No. 4
Ap l2 1 i r ,0 1
文章编号 : 0 - 7 (0 10- 9- 1 1 08 2 1)4 30 4 0 5 0 0
・ 光应 用技 术 ・ 激
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大 气 湍 流 对 激 光 通 信 系统 误 码 率 影 响 的研 究
王德 飞 楚振 峰 任 正雷 李广 东。 , , ,
(. 1 中国人民解放军 6 8 9 队 , 38 部 河南 孟州 4 4 5 ;. 5 7 0 2 中国人 民解放军 6 83部队 , 39 河南 洛阳 4 10 ) 7 0 3
b t e k a d me i m u b l n e c n i o s i o t i e t e i f e c ft r u e ti tn i n a ee gh o R oh w a n d u tr u e c o d t n s b an d, n u n e o b l n n e st a d w v ln t n BE i h l u y i o n c mmu ia in s se i lo s lt d I i s o h ti d u t r u e c ed,h n u n e o ER i e nc t y t m s as i ae . t s h wn ta n me i m u b ln e f l t e i f e c fB sv r o mu i l y o vo sc mp r d wi a u b ln e T e s se B n r a e a i l i h n r a e o e p o a ai n d s b iu o a e t we k t r u e c . h y t m ER i c e s s r pd y w t t e ic e s ft rp g t i— h h h o t c n r n s t au ain W i y tm R e o 0一 .h f c ie c mmu i ain r n e i h e k amo — n a e a d te d o s t rto . t s se sBE b l w 1 h te e f t o e v n c t a g n t e w a t s o
Ab t a t B s d o l g r v a d Ryo h o y mo e a d c n ie n h f c ft r u e c ne s y o h sr c : a e n Komo o o n tv S t e r d l n o sd r g t e ef t o u b ln e i tn i n t e i e t
p e e t r ue c i e g e t r h n t a n t e me i m r u e c e i . d r e ti tn i f u b ln et e h r u b ln e w l b r ae a h ti d u t b ln e r gme Un e c r n i e st o r ue c h l t h u a a n y t ln e h v ln h i d p e te b t rt e s se p r r a c s T e a ay ia e u t c n b s d t mp o e o g rt e wa ee g s a o td,h et y tm ef m n e i. h n l t l r s l a e u e o i r v t e h o c s
于 弱湍 流 区 , 着传 输距 离 的增加 , 随 系统 的误 码 率迅 速 增 大 并最 终 趋 于饱 和 ; 当系统 误 码 率低 于 1 时 , 0I 9 弱湍 流 区 的有 效通 信 距 离远 大于 中强 湍流 区。 同 时 , 当湍 流 强度 一定 时 , 激光 的波 长越 长 对 改善 系误 码 率越 有利 , 对工 程 上提 高激 光通 信 的质 量具 有 一定 的参考 价值 。
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