本文關(guān)鍵詞：車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信系統(tǒng)的光學(xué)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無(wú)線(xiàn)光通信,是當(dāng)代新興起的一種前沿光通信技術(shù),因其安裝簡(jiǎn)便、通信頻帶寬、信息容量大、激光散射角小、光學(xué)增益大、抗干擾抗截獲能力強(qiáng)、功耗低等優(yōu)勢(shì),而具有廣泛的應(yīng)用前景。車(chē)地?zé)o線(xiàn)光通信是無(wú)線(xiàn)光通信技術(shù)在車(chē)地通信領(lǐng)域的新應(yīng)用,也是當(dāng)前車(chē)地通信技術(shù)的一個(gè)重要研究課題。但是,通信鏈路中客觀存在的大氣湍流會(huì)引起光強(qiáng)起伏(閃爍)、光束擴(kuò)展與漂移、路徑衰減等多種信號(hào)衰減因素,此外,收發(fā)機(jī)間的不對(duì)準(zhǔn)(指向誤差)也是導(dǎo)致通信鏈路信號(hào)傳輸誤差的重要因素,這些因素都會(huì)對(duì)車(chē)地間光通信系統(tǒng)的性能造成一定程度的影響。所以,正確認(rèn)識(shí)信號(hào)光在大氣湍流信道中的傳輸機(jī)理意義重大。為了降低湍流對(duì)車(chē)地?zé)o線(xiàn)通信系統(tǒng)光學(xué)性能的影響,本文研究了湍流大氣影響下的車(chē)地?zé)o線(xiàn)光通信系統(tǒng)的鏈路結(jié)構(gòu)、鏈路光學(xué)性能等。文章首先重構(gòu)了車(chē)地?zé)o線(xiàn)光通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu),建立信號(hào)光在湍流信道中傳輸?shù)慕邮展β实睦碚撃Ｐ图捌骄诺廊萘磕Ｐ?探究其光學(xué)性能(如鏈路余量、信噪比、誤碼率、信道容量),通過(guò)數(shù)值模擬分析,研究了通過(guò)數(shù)值分析,研究了湍流信道相關(guān)參數(shù)(如湍流結(jié)構(gòu)參數(shù)、湍流起伏強(qiáng)度、湍流指數(shù)等)以及鏈路參數(shù)(操作距離、歸一化光束束徑、歸一化抖動(dòng)偏移以及平均信噪比等)對(duì)鏈路光學(xué)性能的影響。主要結(jié)論為：(1)在長(zhǎng)列車(chē)的車(chē)地?zé)o線(xiàn)光通信鏈路中,考慮到大氣湍流對(duì)鏈路的影響,模擬分析了發(fā)射機(jī)與列車(chē)軌道間的最佳水平距離、不同天氣情況下的鏈路余量及信噪比。研究表明：在中到強(qiáng)閃爍起伏區(qū)域,大氣湍流與指向誤差是影響車(chē)地?zé)o線(xiàn)光通信鏈路的平均信道容量的兩大主要因素。在其它參數(shù)給定情況下,單一地增大湍流結(jié)構(gòu)參數(shù)、操作距離、歸一化光束束徑、歸一化抖動(dòng)偏移以及平均信噪比或減小湍流信道可見(jiàn)度、湍流指數(shù),皆會(huì)降低車(chē)地鏈路的等效平均信道容量。但當(dāng)操作距離超過(guò)100米時(shí),這些因素的影響就開(kāi)始降低。(2)采用分?jǐn)?shù)維軌道角動(dòng)量量子數(shù)進(jìn)行信息編碼是提高信道容量的有效方法之一。我們的研究指出：對(duì)于車(chē)地?zé)o線(xiàn)光通信鏈路,以分?jǐn)?shù)維貝塞爾-高斯光束作為信號(hào)載體,接收到的信號(hào)概率和串音概率均為震蕩曲線(xiàn),但當(dāng)分式指數(shù)為半整數(shù)時(shí)二者均為平滑曲線(xiàn)。在其他參數(shù)不變的條件下,減小光束束腰會(huì)同時(shí)減小信號(hào)光探測(cè)概率和串音概率。信號(hào)閃爍的增加會(huì)微弱地降低信號(hào)的探測(cè)概率,明顯增加串音概率,但在中到強(qiáng)閃爍起伏區(qū)域內(nèi),增大閃爍起伏參數(shù)會(huì)使得串音概率峰向光束中心移動(dòng)。在弱到中閃爍起伏區(qū)域,光源束腰越小,空間相干半徑越大,車(chē)地?zé)o線(xiàn)光通信鏈路的信號(hào)光的歸一化功率越大,而串音功率則越小。對(duì)于中到強(qiáng)閃爍起伏區(qū)域內(nèi),光源束腰對(duì)鏈路的歸一化功率的影響較為復(fù)雜。
【關(guān)鍵詞】：車(chē)地?zé)o線(xiàn)光通信 大氣湍流信道 鏈路光學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U285;TN929.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.3 論文的基本結(jié)構(gòu)13-14
• 第二章 湍流對(duì)車(chē)地?zé)o線(xiàn)光通信系統(tǒng)的影響14-30
• 2.1 大氣湍流理論基礎(chǔ)14-17
• 2.2 折射率起伏的功率譜模型17-19
• 2.3 湍流理論中常用的研究方法19-21
• 2.3.1 弱到中湍流起伏區(qū)域的利托夫近似20-21
• 2.3.2 中到強(qiáng)湍流起伏區(qū)域的廣義惠更斯-菲涅爾原理21
• 2.4 大氣湍流效應(yīng)對(duì)無(wú)線(xiàn)光通信系統(tǒng)的影響21-30
• 2.4.1 光強(qiáng)閃爍22-26
• 2.4.2 光束的擴(kuò)展與漂移26-28
• 2.4.3 大氣衰減28-29
• 2.4.4 指向誤差29-30
• 第三章 車(chē)地?zé)o線(xiàn)光通信模型及其性能分析30-48
• 3.1 車(chē)地?zé)o線(xiàn)光通信的幾何模型30-31
• 3.2 信號(hào)光的傳輸鏈路31-35
• 3.2.1 系統(tǒng)信號(hào)光的傳輸31-32
• 3.2.2 鏈路方程及鏈路預(yù)算32-33
• 3.2.3 車(chē)地?zé)o線(xiàn)光通信模型接收功率的數(shù)值模擬33-35
• 3.3 系統(tǒng)通信體制35-38
• 3.4 平均信道容量38-45
• 3.4.1 弱到中湍流閃爍起伏信道的平均信道容量39-40
• 3.4.2 中到強(qiáng)湍流閃爍起伏信道的平均信道容量40-45
• 3.5 本章小結(jié)45-48
• 第四章 探測(cè)概率與歸一化功率48-62
• 4.1 在弱到中閃爍起伏區(qū)域48-55
• 4.2 在中到強(qiáng)閃爍起伏區(qū)域55-61
• 4.3 本章小結(jié)61-62
• 主要結(jié)論與展望62-63
• 主要結(jié)論62
• 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文69

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本文編號(hào)：268358