无线光通信系统信道特性研究与仿真平台设计

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无线光通信技术以其容量大、无须授权执照、安全保密性强、成本较低、建网快速、协议透明、设备尺寸小等优点,应用前景非常广阔。但是目前无线光通信技术的发展仍然受到很多因素的制约,其中最主要的因素之一就是大气信道的影响。因此,本文重点研究大气信道的特性,分析大气衰减信道(雨、雾、云、雪)和湍流信道对无线光通信的影响。  首先,从大气的吸收和散射理论出发,研究了大气衰减信道的特性,总结了四种衰减信道的经验衰减模型,根据ITU-R P.1622模型推导出了云的特征衰减公式,结合多次散射理论分析了云的多径效应对激光传输的影响。研究发现,适当选择长波长激光器,大发射仰角、高于1km海拔高度安装地面站可以有效地减小大气衰减对激光传输的影响。  其次,基于ITU-R P.1621/1622模型研究了湍流对激光传输的影响,根据基尔霍夫衍射理论,利用Matlab软件对接收光斑进行了模拟,并分析了波长、湍流强度、传输距离和出光孔径对光强的影响,推导出了湍流信道的误码率公式。研究表明,相同情况下,平面波的误码率比球面波的大;地-空方向的误码率比空-地方向的大。适当选择长波长激光器,大发射仰角、大接收孔径(空-地方向)可以有效地减小光强闪烁对光信号传输的影响。  最后,基于无线光通信中光强度调制/直接检测系统的原理和对大气信道特性的研究,建立了光强度调制/直接检测系统的数学模型,提出了一种基于C++Builder6的数值化无线光通信系统仿真平台的可视化设计方案。该系统设计简单,可操作性强,能实时的模拟光强度调制/直接检测的整个过程,直观形象地分析大气信道的特性。  本论文为无线光通信的进一步研究与开发提供了一定的理论依据,也为教学演示及实验提供了经济、实用的仿真平台。
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