LC-SLM激光大气传输湍流模拟及通信实验分析

采用功率谱反演法与叠加低频谐波方式数值模拟静态湍流相位屏,并根据湍流冻结理论仿真了动态湍流相位屏。采用液晶空间光调制器(LC-SLM)在实验室内搭建了大气湍流信道仿真平台,进行了Kolmogorov湍流模型下,不同湍流强度的激光大气传输模拟研究,对比分析了实验结果,与理论较为符合。同时实验研究了不同模拟湍流强度下激光通信误码率的响应关系,这对实验室内评估实际激光通信系统的性能具有重要应用价值。     

大气湍流对舰载激光通信中光能量分布的影响

针对激光在洋面上大气湍流中传输时,光能量分布发生变化,影响激光通信质量。本文基于大气光通信信道模型,对激光在大气湍流中的传输进行模拟,分析大气折射率结构常数、传输激光的波长,传输距离对光能量分布的影响,并用MATLAB对其影响进行了数值模拟。结果表明：在仅考虑大气湍流对激光传输影响的条件下,传输激光的波长对光能量分布具有重要影响。     

大气光学湍流廓线探测方法研究进展

激光在大气传输过程中,由于湍流折射率的随机起伏会引起波前畸变、光斑漂移、闪烁等一系列光学湍流效应,因此严重制约了遥感成像系统和激光通信技术的发展.通过分析大气光学湍流对多个领域的影响,指出了探测大气光学湍流廓线的重要意义.要想获取光学湍流的时空分布规律并准确评估光学湍流对光学成像或激光传输系统的影响,就必须对光学湍流进...     

利用液晶空间光调制实现激光大气湍流效应动态仿真

针对工程应用中激光大气传输的特点和要求,分 析大气湍流对激光传输影响的规律和大 气湍流动态效应半实物仿真方法,提出一种多层大气相位屏数值模拟结合液晶空间光调制器 (SLM) 进行波前逆变换的激光大气湍流动态半实物仿真的技术途径。将多层大气相位屏的随机生成 的 相位数据序列经过计算机处理后注入光路中的液晶SLM,激光经过空间光调制后, 远场得到激光光斑的随机相位和强度起伏分布。讨论了远场激光大气湍流效应环境模拟装置 的 基本理论方法、实验依据并进行了初步分析。利用该装置模拟可产生不同类型湍流,并进行 湍 流效应对远场光斑影响的验证实验。本文方法具有实时性好、动态控制、扩展性强和可介入 半实 物仿真系统的特点,是激光大气传输建模与实现半实物仿真的技术途径之一。     

弱湍流环境下自由空间光通信系统性能研究

自由空间光(Free Space Optical, FSO)通信技术具有高传输容量、免频谱许可、高保密性等优点,然而对于大气激光通信,光束在传输路径上普遍存在大气状况对通信性能的影响,大气湍流会大大降低接受信号的质量。文章设计了一套室内无线激光通信实验系统,模拟真实环境下的大气湍流,并细致分析了如何在室内模拟和测量大气湍流强度,同时提出两种测量室内弱湍流强度的方法并进行对比。文章的成果可用于无线激光通信系统误码率的研究,为无线激光通信系统性能及相关调制技术奠定了一定的理论基础。     

大气激光通信系统中Turbo码译码性能仿真

由于大气激光通信信道对光信号的衰减极大,实际通信系统的编码应具有极强纠随机差错和纠突发差错的能力.针对大气激光通信信道的特殊性,结合当前优异的编码技术Turbo码对信道进行编码,通过对大气激光通信信道的分析对Turbo码编译码系统进行修正,建立了基于大气激光通信信道的系统模型,仿真分析了Turbo码实现低误码率的大气激光信息传输的可行性,并分析了采用不同算法和不同交织长度对系统性能的影响,为Turbo码在大气激光通信系统中的应用提供了理论基础.     

背景光及大气湍流对空地激光通信接收光斑产生的影响

为了研究在不同背景光及弱湍流条件下的空地激光传输特性,同时为空地激光通信链路总体方案设计提供相应的实验数据,进行了背景光及大气湍流影响空地激光通信系统接收光斑的实验研究,同时提出了在空地激光通信系统中有效抑制背景光及大气湍流效应影响的措施。     

高空湍流影响下航空激光传输性能分析

采用“Clear 1”折射率起伏湍流模型对高空大气湍流进行描述,通过仿真建立了高空湍流信道气动光学效应影响模型,分析了光斑尺寸与飞行高度、激光波长、传输距离的关系;研究了gamma-gamma大气湍流信道下光强闪烁因子随接收孔径尺寸、飞行参数的变化特征。结果表明:①光斑尺寸受气动光学影响而增大,低空传输条件下光斑尺寸大于高空;②光斑尺寸随波长增加而增大;在相同条件下,波长为800 nm激光的光斑尺寸受气动光学影响最大;③闪烁指数仅与接收孔径大小有关,并随着传输距离的增大而逐渐增加,当闪烁指数超过1,其增加幅度降低并逐渐达到最大值。     

无线光通信收发机系统设计与实现

无线光通信系统适合大气随机信道传输,对该系统进行了模拟和数字信道的大气无线激光多媒体通信测试试验。该设计能够有效地补偿大气随机信道对传输信号的衰减损耗,提高系统的通信质量。     

大气湍流下激光斜程通信误码率分析

自由空间激光通信系统的性能容易受大气湍流效应影响而下降。针对地空激光通信的实际情况,将修正Rytov方法应用于大气湍流条件下的光波斜程传输研究。基于ITU-R大气结构常数模型,建立了湍流条件下系统误码率的数学计算模型,对不同强度湍流信道的系统误码率进行了数值计算,讨论了误码率受通信高度、天顶角、工作波长及近地面风速等系统参数影响程度及变化规律。结果表明:大气湍流强度是影响系统性能的决定性因素;在相同强度湍流条件下,系统的误码率随通信高度、天顶角、风速的增大而增大,随工作波长的增大而减小。     

光通信源的相干检测

为了提高光通信系统的可靠性,利用光反馈半导体激光器在自由空间产生了通信源,实验中通过分析半导体激光器输出的相干特性,实现了对光通信源性能的检测。研究发现,无反馈时,激光器的输出为单模振荡,随反馈强度的增加,系统的输出经周期区域进入了混沌状态,通信光源的相干性逐渐变弱。此时系统处于复杂的随机变化状态,系统的抗破译能力强,利于隐藏信息,进行保密通信传输。     

大气闪烁对无线激光通信效能的影响

由于大气湍流的存在,使激光信号在大气传输中产生振幅的随机起伏,称为大气闪烁。大气闪烁将引起激光通信误码率的增加。由光强起伏大小的统计规律和通信基本原理推导出了弱湍流条件下由光强闪烁引起的误码率计算公式,分别建立了地面水平链路和地-空斜向链路中的大气闪烁误码率模型,对模型进行了仿真,分析了湍流强弱、信号调制方式、链路距离、激光波长及地面发射仰角对闪烁误码率的影响,得到了闪烁误码率的变化规律。结果表明,通过合理选择信号调制方式、激光波长、站址位置及地面发射仰角等方式能够有效地降低大气闪烁误码率,提高通信可靠性。     

一种大气激光通信系统抗干扰调制/解调技术

空间光通信以大气为介质进行信息传输时,不可避免地受到大气散射、大气湍流及背景光等因素的影响。针对大气信道对通信质量的影响,提出了基于激光偏振态参数的调制与解调技术,设计了一种基于偏振移位键控(PolSK)的大气激光通信系统并对其原理进行了简要分析。该通信系统采用偏振移位键控的调制方式,即利用圆偏振光的两种旋态(左旋和右旋)进行编码、调制从而实现数据的传输,接收端采用平衡探测方法进行光信号解调。对系统性能进行仿真分析,结果表明,基于激光偏振态参数的调制与解调技术在抗大气环境干扰、提高数据传输速率和降低误码率等方面具有优越性,在未来的空间激光通信领域有广阔的发展空间和应用前景。     

Optimal detection of random phase signal with Doppler frequency offset in Chirp-BOK multi-antenna system

When there are Doppler frequency deviation and phase noise in channel,the MIMO-OFDM system with coherent detection requires complicated and accurate frequency offset estimation and Doppler compensation.Based on this,an optimal random phase detection was proposed in multi-antenna Chirp-BOK system,which improved the system capacity by space division multiplexing in the condition of anti-interference and anti-frequency deviation.The equivalent MIMO channel coefficient matrix of multi-antenna Chirp-BOK system was derived as a real matrix,so as to reduce the complexity of channel estimation and avoid to be affected by random phase.A two plus two wireless transceiver system was built on the NI USRP-2942R platform.Simulation and experiment results show that the MIMO-Chirp-BOK system inherits the advantages of low complexity,insensitivity to phase shift and frequency offset of Chirp-BOK communication system.It achieves multiplied communication capacity by increasing the number of antennas.     

空间光通信RS-INTERLEAVING信道编码研究

分析了空间激光通信的两种信道数学模型--自由空间光通信信道和大气激光通信信道,针对信道时变突发的特点,引入信道编码技术和交织技术,交织对发送信号进行扰码以克服大气信道相关性,Reed-Solomon(RS)线性分组码克服信道的突发错误,并进行一定程度的纠错.计算机仿真结果表明,RS编码和交织技术非常适合空间光通信信道,能大大降低系统的误码率.     

自由空间激光通信关键技术研究

全面介绍了欧美发达国家和我国在自由激光通信方面的发展历史和研究现状,分析了自由空间激光通信的系统组成和关键技术,指出了自由空间激光通信的发展趋势和应用前景。     

基于小波变换的雪崩光电二极管信号检测方法

空间激光通信中的常用调制方式是脉冲位置调制(PPM)．雪崩光电二极管(APD)具有高增益、高灵敏度和响应速度快的特点，因而成为空间激光通信中的首选信号探测器件。针对空间激光通信的脉冲位置调制信道．分析了空间光通信系统中雪崩光电二极管探测噪声的特点和类别．根据小波变换具有提取信号局部特征的能力，提出了一种基于小波变换的雪崩光电二极管信号检洲方法。采用四种不同的阈值选择算法选取小波系数以恢复信号．并进行了初步的仿真实验和分析。结果表明，自适应阈值选择算法取得的信号恢复结果最佳．可有效减弱强背景噪声的影响．提高雪崩光电二极管信号检测系统的性能。     

基于激光潜艇通信的光信道综述

激光对潜通信系统能够以较快的速率发送信号到一定的深度海水,该通信系统在对潜通信中有着重要作用。通过对激光对潜通信的研究背景、国内外研究现状以及研究方法的分析,以及海水信道光学特性的研究,说明了研究激光对潜通信上行信道的必要性,特别是对海水-空气界面的模拟仿真。并认为以蓝绿激光通信系统为主,甚低频(VLF)和极低频(ELF)系统为辅的通信系统是未来激光对潜通信的主要发展方向。     

基于垂直分层空时编码的自由空间光通信

垂直分层空时编码(V-BLAST)是一种将空间复用和空间分集相结合的技术,它具有极高的频谱利用效率和传输速率,因此将垂直分层空时编码技术应用于自由空间光通信。在研究了大气信道的特性之后,提出了一种基于垂直分层空时编码的自由空间光通信系统的信道模型。介绍了垂直分层空时编码的编码原理,并分析了该系统的信道容量。利用仿真实验比较了采用垂直分层空时编码前后系统信道容量及误码性能的变化。结果表明,当接收天线数大于或等于发送天线数时,系统的信道容量与发送天线数成正比例增长,误码性能被有效改善。说明该系统具有垂直分层空时编码所提供的信道容量和良好的误码性能,且能有效克服大气湍流所产生的闪烁效应。     

激光在大气中传输时吸收损耗的计算

大气随机信道对激光传输性能的影响是制约激光通信的重要因素之一,因此开展对大气信道的研究对实现激光通信的实用化具有非常重要的意义。通过研究,给出了激光在大气中传输吸收损耗计算的数学模型,并经过仿真计算,得到了一些有益结论,并以此提出了激光通信设计时的一些相应的解决途径。