大气信道激光通信系统光束偏振的特性分析

作为一种新型的无线通信技术,大气信道激光通信的传输距离和数据速率均远高于传统无线电通信。但受大气层中各种因素的影响,这种通信系统的性能受到了很大限制。其中,光束偏振是影响激光通信系统的关键因素。不同类型的光束偏振会对通信系统产生不同影响。从大气信道激光通信系统概述及传输理论出发,通过分析大气信道激光通信系统光束偏振传输理论,以期为未来的激光通信发展提供一定参考。

大气湍流模型与大气信道模型的研究与展望

为了克服大气湍流效应对无线光通信系统性能的影响,必须建立能准确描述大气折射率起伏的湍流模型。总结了国内外学者在大气湍流模型方面的研究进展,对不同大气湍流模型的理论建立进行深入分析并对比了其适用范围,同时介绍了在实际大气湍流中实验测量所建立的大气信道模型,最后对大气湍流模型的发展趋势进行了展望。

海上大气信道可见光通信波长选择

针对海上可见光通信波长选择的问题,分析了影响海上可见光通信的背景光模型和大气湍流信道模型,分别得出了两者对可见光通信质量产生影响的关键因子。根据背景光模型公式与Gamma-Gamma大气湍流模型公式,计算推导出在强光背景和大气湍流同时影响下的可见光通信误码率。对3种条件下可见光通信系统进行了仿真,得出了在不同通信距离、折射率结构参数、视场角条件下,光源波长与误码率的相关关系。该关系的明确,为海上可见光通信光源波长选择提供了理论依据。

基于大气信道的测量设备无关连续变量量子密钥分发

本文主要研究了大气信道对基于测量设备无关协议的连续变量量子密钥分发系统的影响。阐述了量子密钥分发技术的基础原理与发展历程,阐明了测量设备无关协议的原理和优势,并分析了基于该协议的CVQKD方案运用于大气信道模型中会受到的影响。通过对该方案的实验仿真和理论分析,证明了该方案能够有效地应对大气信道中的挑战,实现安全的密钥分发。本文的研究结果与内容对于推动MDI-CVQKD技术在大气信道中的应用具有一定的意义。

大气信道对垂直发收模式紫外光散射通信性能影响的仿真

介绍了非直视单散射信道模型及其在椭球坐标系下的求解方法.在此基础上,针对垂直发收模式,研究了大气信道对紫外光通信系统的影响.对不同天气、不同通信距离条件下,大气信道所产生的能量损耗、时间延迟和脉冲展宽等进行了定量分析和仿真.仿真结果表明:能量衰减随能见度变化曲线存在拐点,即并不是天气越好,能见度越高,系统接收能量越大;通信距离1km时,能见度18km处出现能量衰减最小值;能量衰减随通信距离非线性递增,通信距离1km时,能量衰减近100dB;随着通信距离的增加,时间延迟和脉冲展宽都近似呈线性增长,通信距离1km时,时间延迟接近5μs,脉冲展宽大于10μs.

星地斜程大气信道激光通信可通率研究

用STK仿真分析了星地激光通信链路的可见时间和俯仰角。在能见度5 km的城市大气模式下,分别计算了定位于不同经度的2颗GEO卫星对3个城市通信的大气衰减及光强闪烁、到达角起伏等效应,由此分析了晴天、卷积云条件下的大气信道功率损耗,并通过设置链路最小功率阈值来建立星地间大气信道激光通信链路可通率模型。仿真结果表明,当发射功率为10 W时,对比得出东经75°的GEO卫星地面站可通率较好,晴天能见度大于5 km的平均可通率可达到93%;卷积云时平均可通率可达到66.7%,且3个城市中对海南的可通性最好,为星地激光通信外场实验提供了一定的依据。

大气信道紫外光通信系统通信距离的增程方法

介绍了紫外光大气传输理论和非直视单散射模型.在此模型基础上,针对紫外光通信系统的结构设计对信道能量损耗的影响进行了理论上的定性分析.对不同天气、不同通信模式、不同几何结构参量条件下,大气信道所产生的能量损耗进行了定量仿真.仿真结果表明:能量衰减随通信距离的增加而增大;不同能见度条件下,能量衰减随通信距离的递增程度不同,能见度越高能量衰减越小,可实现的通信距离越远;通信距离随发射仰角的减小而增加,随接收仰角的减小而增加,且发射仰角对通信距离的影响程度大于接收仰角;通信距离随发射束散角的增加而增加,随接收视场角的减小而增加,且接收视场角对通信距离的影响程度远大于发射束散角.

空间光通信APT系统中大气信道对激光信号传输影响的分析和研究

介绍了APT系统中激光信号通过随机大气信道时 ,大气中的气体分子和大气气溶胶离子、尘埃、雾、雨、霾等对激光信号的吸收和散射效应 ,以及大气湍流效应对光信号传输的影响。同时 ,对于不同大气条件下激光信号的传输进行了实验研究。

随机大气信道对激光信号传输影响的分析

首先介绍了激光信号通过随机大气信道时,大气中的气体分子和大气气溶胶离子、尘埃、雾、雨、霾等对激光信号的吸收和散射效应,造成了对激光信号的能量衰减,接着分析了大气湍流效应对光信号传输的影响,即光束的闪烁、弯曲、分裂。最后,对于不同大气条件下激光信号的传输进行了实验研究,给出了在同一时刻的不同天气条件、在同一天的不同时刻及不同能见度条件下的测试结果,并就实验现象进行了分析。所得到的结果很好地反映了理论分析,为大气通信提供了一定的指导。

无线光通信大气信道特性测试方法研究

大气信道是影响无线光通信质量的主要方面,为了全面掌握目前出现的信道测试方案,采用归纳总结和对比分析的方法,并结合实际测试,对信道测试方法进行研究。从大气衰减效应、光强闪烁效应以及光束漂移效应三方面测试内容出发,研究了各自运用的测试方法,并给出了相应的示意图,同时对比分析各自的优缺点,为采取合适的大气信道测试方法提供理论依据。

大气信道间距与光束数目对光强起伏的影响

在Kolmogorov理论的基础上,推广了光束在接收面上相关函数的物理含义,分析了多光束在接收面上的相关性;并在此基础上形成多光束光强起伏方差的解析表达式。

大气信道激光通信系统光束偏振特性

不同偏振特性光束受大气影响特性不尽相同,合理选取最优偏振态光束作为激光通信系统光源,可大大降低通信系统受大气湍流的影响。研究不同初始偏振态激光光束在大气中传输的光强闪烁效应,给出偏振态激光光束经大气传输后闪烁因子的表达式。设计并制作多参数高精度可控激光光源,并采用大气湍流模拟装置来模拟大气湍流,对不同初始偏振态激光光束在大气湍流中传输的光强闪烁效应进行实验研究。结果表明:当偏振角θ取值范围为45°≤θ<90°时,光束经过大气湍流传输后的闪烁因子随着θ的增大而减小;当0°<θ≤45°时,光束经过大气湍流传输后的闪烁因子随着θ的减小而减小;左旋圆偏振和右旋圆偏振激光光束的光强闪烁因子随湍流强度的变化趋势基本相同;与线偏振激光光束相比,左旋偏振光和右旋偏振光在相同的大气湍流强度下其光强闪烁因子均小于任何偏振角度的线偏振光;通过对激光通信系统的偏振态进行优化,可以有效抑制大气湍流对激光通信系统的影响,降低接收端光强起伏,降低激光通信系统误码率,有效提高激光通信系统性能。

紫外光非视距通信大气信道模拟与分析

自由空间紫外光非视距通信具有隐蔽、安全、高效的特性。本文根据Mie散射理论在Matlab环境下对紫外光非视距大气信道进行了模拟,分析了典型参数大气粒子对紫外光通信散射效率因子和特征图像的影响。模拟结果表明,大气粒子尺寸越大,紫外光散射的方向性越强;粒子的折射率越大,吸收作用越明显,紫外光散射的方向性越弱。本文的模拟结果为紫外光非视距通信系统的进一步发展提供了借鉴。

大气信道对空-地光通信的影响分析

大气随机信道对激光传输性能的影响是制约空-地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空-地激光通信具有非常重要的意义。对激光在大气中传输特性的研究,有助于了解激光通过大气信道传输时所产生变化的特征、规律和在空-地激光通信系统设计中寻找到合理的解决方案并很好地修正、补偿其对通信链路的影响。本文对激光在大气信道中的基本传输特性及大气随机信道对激光通信的影响进行了研究,同时提出了一些相应的解决途径。

大气信道对沿海激光通信的影响分析

为利于沿海靶场激光通信系统的设计与应用,研究分析了晴天、轻霾天、雾天、湍流等常见天气中大气信道对激光通信的影响。针对短距离近地面传输特点,利用经验数学模型仿真分析了激光透过率与能见度以及误码率与折射率结构常量的定量关系。结果表明：激光波长越长,衰减和湍流效应影响越小;晴天大气衰减对通信影响最小,轻霾天次之,雾衰减影响最严重;强湍流闪烁效应对误码率影响较大,但增加链路高度和选择长波长激光可减小影响。

大气信道对激光信号传输的影响以及MATLAB仿真

介绍了激光信号通过随机的大气信道时大气中气体分子对激光的吸收,探讨了大气中的气溶胶粒子对大气的散射效应以及大气的湍流对光信号的影响,并用MATLAB进行了仿真,针对仿真结果和实际情况存在的偏差,分析了产生偏差的原因。

大气信道对无线光通信系统性能影响实验研究

建立可快速响应的电力应急机动通信系统可以有效应对洪水、台风等各种自然灾害和突发事件,是妥善处理电网大面积停电事件应急预案的重要措施。无线光通信具有频带宽、速率高、架设灵活快捷、通信通道透明、经济效益高等特点,具有良好的推广前景。文章基于激光大气传输信道,结合无线光通信的技术特点,开展了不同天气时无线光通信大气信道性能实验研究,测量了阴天、晴天、雨天、雾天的无线光通信的信道衰减及误码率,可为实际电力应急通信应用提供可靠的实践依据。

实际温度下的大气信道连续变量量子密钥分配

针对大气湍流运动对自由空间连续变量量子密钥分配的影响,建立大气信道连续变量量子密钥分配模型,在该模型的基础上研究温度对自由空间大气信道连续变量量子密钥分配的影响。针对温度对协议透过率、中断概率的影响进行理论分析,然后根据中原地区典型城市中日温度变化和季节温度变化引起的协议效率进行了仿真分析。研究结果表明,中午进行通信的效率最高,四季中夏季和秋季通信效率较高。结论显示,温度越高密钥率越大。文章的研究为自由空间连续变量密钥分配的城域组网提供了坚实的理论基础,并给出了城域组网中协议的理论效能分析。

大气信道中空间光通信的性能预算

针对应用于大气信道的空间光通信系统,首先介绍了5种常见传输光的类型及特性。然后根据推导的光束尺寸和相前曲率半径表达式,模拟了发射光束尺寸为2 cm的1550 nm激光束,在不同相干性状态下接收端光束传输扩散特性经3 km传输后的变化趋势。最后针对整体链路推导了链路余量和链路可靠性表达式,为空间光通信系统选择最佳光束类型、系统设计参数以及链路预算分析提供理论依据。

大气抖动自由空间光通信信道研究

光在大气中传播时,由于受到复杂的气象条件的影响,实际上接收机接收到的信号是一个随机信号,在时间和空间上都有一定相关性。对大气强抖动和弱抖动模式下空间光信道衰减模型做了深入分析,并用似然检测分析了系统性能。