大气湍流对激光通信系统的影响分析VIP免费

文章编号：1672—8785(2010)08—0024-04大气湍流对激光通信系统的影响分析马春林崔元顺(淮阴师范学院物理与电子电气工程学院，江苏淮安223300)摘要：大气湍流是影响大气激光通信系统性能的主要因素之一。在忽略光通信系统中的其它噪声且仅考虑由大气湍流引起的系统误码率的情况下，对激光信号在大气湍流中斜程传输时的通信系统误码率(BER)、信噪比(SNR)与对数振幅起伏之间的关系进行了研究；依据ITU—R公布的随高度变化的大气结构常数模型，用FORTRAN对信噪比和误码率在不同波长与不同天顶角的条件下随高度的变化情况进行了数值模拟。结果表明，当传输高度相同时，用长波激光和较小的天顶角进行斜程传输，可以有效地减小系统的误码率和增加系统的信噪比，从而提高激光的通信质量。关键词：大气湍流；对数振幅起伏；误码率；信噪比中图分类号：TN929．12文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1672—8785．2010．08．006AnalysisofEfectofAtmosphericTurbulenceonLaserCommunicationSystemMAChUR．1in．CUIYuan—shUn(SchoolofPhysicsandElectronicElectricalEngineering,HuaiyinNormalUniversity,Huai'an223300,China)Abstract：Atmosphericturbulanceisoneofthemainfactorswhichhaveinfluenceontheperformanceofalasercommunicationsystem．Whenothernoisesinalasercommunicationsystemareignoredandonlythebiterrorrate(BER)resultedfromtheatmosphericturbulanceisconsidered，therelationamongBER，signal—to-noiseratio(SNR)andlog-amplitudevarianceofalasercommunicationsystemwhenitslaserbeamispropagatinginaslantatmosphericturbulencepathisstudied．AccordingtotheITU—Rturbulancestructureconstantmodel，theSNRandBERvariedwiththealtitudeatdiferentwavelengthsanddiferentzenithanglesaxesimulatednumericallywithFORTRAN．Theresultshowsthatforthesamealtitude，ifthelongwavelengthlaserbeamispropagatingslantlyatasmallzenithangle，theBERofthelasercommunicationsystemcanbereduced，theSNRcanbeincreasedandthecommunication～qualitycanbeimproved．Keywords：atmosphericturbulence；Log-amplitudefluctuation；BER；SNR1引言随着光束控制器、高灵敏度接收器以及高速通信电子设备等技术的日益成熟，大气激光通信技术已成为当今世界信息技术的一大热点。由于采用大气作为信道，大气本身的特点会给系统的可靠性与稳定性带来诸多问题。激光在大气中传输时，由各种气体分子和气溶胶粒子的吸收和散射效应造成的光衰减，会导致接收端功率的减小；由大气运动形成的大气湍流会引起大气的光学折射率出现随机起伏，并造成其中传播的激光出现光强闪烁、光束漂移、扩展和到达角起伏等现象，使得接收光信号受到干收稿日期t2010-4)4—13作者简介t马春林(1980一)，女，江苏涟水人，硕士，助教，主要从事激光大气传输特性的研究。E-mail：mch188~163．comINFRARED(MONTHLY)／VoL．31，No．8，AUG2010http：／／journa1．sitp．ac．cn／hw扰和通信误码率上升，从而严重影响大气光通信的稳定性和可靠性[1j2j。因此在设计激光通信系统的链路时，必须考虑大气对激光传输的影响。关于大气湍流对激光通信系统的影Ⅱ向的文献[3J4】有很多，但它们都是在水平传输情况下进行的研究。近年来，激光通信和激光制导等诸方面的研究均要求考虑光波斜程传输问题。大气湍流是影响大气无线光通信系统性能的主要因素之一，其影响主要表现为光通信系统中接收端接收的光强存在闪烁效应【引。本文针对激光信号斜程穿过湍流大气后引起的闪烁效应对激光通信系统的影响进行了研究。2误码率与信噪比的基本理论误码率和信噪比是衡量激光通信系统质量的两个重要参量。本文通过研究误码率、信噪比和对数振幅起伏之间的关系，分析了激光信号斜程穿过湍流大气后激光波长和天顶角对系统误码率和信噪比的影响。激光大气闪烁一直是随机介质中传播研究的重要问题之一。在激光通信系统中，大气闪烁可引起接收端光电探测器的探测电流随机涨落，从而导致探测系统噪声增加。激光在大气湍流中传播时，其电磁场...