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。

基于Gamma-Gamma信道模型的ROFSO通信系统性能分析

分析了Gamma-Gamma大气信道模型下无线光载射频(ROFSO)通信系统传输BPSK信号的误码率性能,推导出了该系统的误码率公式,并且利用Matlab软件计算出理论值与仿真结果。研究发现,ROFSO系统与使用OOK调制的常规FSO系统相比具有良好的误码率性能,不需要门限判决,不存在性能限。同时,通过分析传输距离、接收天线孔径和大气折射率结构常数等参数对系统的影响,得到了不同参数对系统影响的规律。

大气Gamma-Gamma湍流信道中采用圆偏振位移键控的信道容量分析（英文）

在自由空间光通信(FSO)中,由系统设计以及大气湍流所引起的光强闪烁和相位起伏会造成圆偏振控制误差,这严重影响圆偏振位移键控(CPol SK)通信系统的性能。因此,基于Gamma-Gamma大气信道模型,在较全面考虑光强起伏、相位噪声和圆偏振控制误差三个参数的基础上,建立了CPol SK系统信道的数学统计模型,推导了平均信道容量的闭合表达式,仿真研究了误码率在连续相位噪声下的性能以及三个参数对信道容量的影响。结果表明,光强起伏的增强和相位噪声的增大均会导致CPol SK系统性能的劣化,而提高平均信噪比在一定程度上能够改善系统性能。特别地,当圆偏振控制误差大于8°时,CPol SK系统的平均信道容量显著下降。

基于海洋大气波导的无人机高速数据链信道模型研究

由于海水的蒸发以及风的湍流扩散作用,使得自海面向上一定高度内,大气湿度随高度递减形成大气波导,无人机在海航时其高速数据链会受到这一异常大气结构的严重影响。针对于这一问题分析了大气波导的形成机理,并运用APM模型计算了其传输损耗,该计算结果表明大气波导内能量衰减较小,致使其可以产生较强的多经分量和弥散作用。从实际雷达测量数据出发,结合大气波导的范围分布与密度分布2个方面的特点提出了弥散离散混合信道模型,给出了该模型的理论分析过程与具体实现方法。确定了延时功率分布特性为该信道的决定因素,为进一步实测信道统计特性提供了重要的理论基础。

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。

光无线通信中大气窗口与大气信道模型研究

光无线通信技术在空间利用激光,直接双向传送语音、图像、数据等讯息,具有便携性、协议透明、带宽很宽、抗干扰性强等特点。分析了光无线通信系统中,大气窗口出现的波段,并对大气信道建模,给出强度的概率密度函数。光无线通信系统设计中,大气信道模型分析,理论价值巨大。

紫外光通信的散射信道简化模型

针对不同的紫外光通信模式,提出了非直视单散射信道模型的简化模型,通过实验验证了简化模型的准确性和高效性;在简化模型的基础上,对各种典型天气条件下,不同通信距离的能量损耗等进行数值仿真和结果分析,为日盲段紫外光散射通信系统的能耗分析提供了理论依据。通过对仿真结果的分析可知,简化模型可在保证仿真精度的前提下,提高仿真速度105倍;通信距离较小时,能见度对能量变化的影响较小;当距离增大后,薄雾天气对能量衰减迅速增加;随着距离的增加,轻霾、晴朗、非常晴朗等天气对能量衰减影响程度的差异也逐渐增加,即能见度越低,能量衰减曲线越陡,反之,曲线越平缓。

一种基于Alpha稳定分布的短波宽带信道改进模型

短波信道仿真是评价短波通信系统性能的一种重要手段。针对ITS宽带短波信道模型复杂度较高的问题,提出了基于对称α稳定分布(SαS)的ITS宽带短波信道模型,不仅简化了随机调制函数的生成方法,改善了信道多普勒扩展的灵活性;而且在保持良好的脉冲尖峰特性情况下,降低了噪声与干扰计算复杂度。仿真结果表明,该模型与短波宽带信道的实测数据保持了较好的一致性,可更加灵活高效地应用于实际宽带短波信道模拟系统。

大气激光通信影响因素分析及信道建模

分析了对大气激光通信系统的信道损耗产生影响的光端机因素和大气因素,同时把这些信道的损耗因素分为非随机因素和随机因素,并且讨论了各种因素与信道损耗之间的关系,给出了只考虑非随机因素影响的信道模型以及非随机因素和随机因素共同作用下的信道模型。

瞄准误差和Gamma-Gamma大气湍流下信号束散角的优化分析

在自由空间激光通信(FSO)系统中,瞄准误差和大气湍流严重影响系统通信链路,是链路性能恶化的两大主要因素。通过对联合信道的理论分析,建立了信道模型,并利用Meijer G函数推导出了直接探测系统和相干探测系统平均信道容量的表达式。通过在Matlab中的仿真结果可知,在给定瞄准误差和大气湍流的条件下,信号光的光束束散角并非越小越好,而是存在最优束散角,该束散角不仅可以保证系统性能良好,而且使得发射系统功率取得最小值,并且采用相干探测系统可以抑制大气湍流对系统的影响,有效提高系统的性能。

蓝绿激光下行通信大气衰减信道特性研究

蓝绿激光下行通信信道的建立可以实现对潜通信。对蓝绿激光下行通信中的大气衰减信道进行分析和研究,通过相应的数学模型和仿真曲线,得出了大气衰减信道的特性。

水下无线光通信动态阈值判决技术研究与性能分析

针对海洋湍流信道环境下固定阈值判决方案导致水下无线光通信系统性能恶化的问题,提出了一种动态阈值判决方案。该方案基于水下湍流信道慢衰落的特性,在发送端将数据以帧为单位进行发送,接收端则根据接收帧前导码的幅度每帧更新一次判决阈值。采用蒙特卡洛法和Gamma-Gamma信道模型对水下无线光通信系统进行仿真,仿真结果表明:在弱湍流信道环境下,当系统误码率为10^(-6)时,动态阈值判决方案比固定阈值判决方案的误码性能提升5.4 dB;在中、强湍流信道环境下,动态阈值判决方案能够有效抑制误码率门限现象的产生。

基于BPSK的光无线通信系统的信道容量分析

从香农的信息论出发,在用Γ模型分析扰动强度分布的基础上,利用蒙特卡罗积分法计算了基于BPSK的光无线通信系统的信道容量,详细分析了几种不同扰动强度下信道容量和信噪比的关系,为设计光无线通信系统提供了重要的理论基础。

自由空间光通信信道建模

自由空间光通信(FSO)系统已被证明是用于通信和监控系统最好的一种方式。这种通信系统与其他系统合并一起使用有巨大的应用价值。在自由空间光通信系统中,光是通过大气信道传输,由于雾、雪、雨等的存在,可以观察到光在通信过程中衰弱现象尤其严重,因此,我们在这里讨论了为减小这些影响的不同的自由空间中光信道建模的方法。

户外无线光通信中湍流信道下的分组马尔可夫叠加传输研究

基于精灵辅助等效系统,分析了分组马尔可夫叠加传输系统的性能下界,推导了精灵辅助系统误比特率的联合界。该联合界可用于解决误比特率(BER)很低时蒙特卡洛仿真难以获知系统错误性能的问题。仿真结果表明,在不同强度的湍流条件下,分组马尔可夫叠加传输系统在低误比特率区域的错误性能与精灵辅助下界贴合。精灵辅助等效系统的联合界与其仿真结果也贴合。在BER=10^(-5)时,记忆长度为2的分组马尔可夫叠加传输系统的性能与香农限的距离在1 dB以内。

WBHF通信中大气脉冲干扰的仿真与实现

本文针对短波信道中大气脉冲干扰的特点,采用宽带模型对其进行仿真和实现。对大气脉冲干扰的三个参数:脉冲幅度,脉冲持续时间,脉冲间隔时间分别建模并阐述具体实现方案和实现步骤。其中脉冲幅度采用Hall模型;脉冲持续时间,脉冲间隔时间采用Fishman等人提出的两种状态的更新过程模型,并用典型参数在Matlab中进行了仿真和实现。

MIMO-FSO系统中LT码的性能分析

分析了在Gamma-Gamma信道下基于脉冲位置调制(PPM)的多输入多输出自由空间光通信(MIMO-FSO)系统模型。理论上分析LT码原理,研究了不同湍流环境下LDPC码与LT码对MIMO-FSO系统性能的影响,同时比较不同度分布时的LT码对该系统性能的影响。通过仿真实验验证了在不同湍流环境下,LT码对于该系统的性能有较大的提升,且在强湍流环境下,采用修正转移鲁棒孤子分布(ISRSD)的LT码能有效地降低译码开销,进一步提升该系统的性能。

紫外光非视距通信技术简介

概括介绍紫外光非视距通信技术的各个方面,包括其特性、工作原理、系统构成、关键器件及其在军事方面的应用等,并报道一些最新的研究成果。

人工智能的紫外光通信调制方式研究

为了提高紫外光通信系统传输可靠性,提出一种考虑人工智能的紫外光通信调制方式。信号经FPGA芯片的编码纠错、加密加扰、帧头插入处理后,传输至分离双脉冲位置调制器,经串/并转换后保存于存储器中,利用离散小波变换方法分解紫外光信号,去除紫外光信号中的噪声,利用稠密网络、长短期记忆网络构建紫外光通信调制识别模型,实现紫外光通信信号的调制识别,输出的紫外光调制信号经滤光片、紫外探测器以及信号预处理后,采用SDPPM方式解调,结合解密、干扰解除操作,获取紫外光的原始语音信号。实验结果表明:本方法可以消除紫外光通信信号的工频干扰噪声,获取高质量的紫外光信号,在带宽、功率、传输容量、平均符号长度等方面具有显著优势。

高斯光束下的Gamma-Gamma分布模型研究

Gamma-Gamma模型是目前无线光通信中常用的光强闪烁模型。针对其参数模型较为复杂,各种近似模型的使用无参考依据的问题,在高斯光束下,通过仿真计算的方法,分别研究了波形条件、孔径尺寸、传输距离、内外尺度、湍流强度以及波长六方面因素对Gamma-Gamma模型的影响情况。结果表明:波形条件、孔径直径、传输距离、湍流强度对其影响都是不可忽略的,而内外尺度、近红外波段波长的影响则可以忽略不计;同时,只要孔径直径与传输距离的比值保持不变,则Gamma-Gamma模型分布特性不变。这些结论可为实际应用中模型的简化和无线光通信设备参数的设置提供参考和依据。