大气湍流对激光通信系统的影响分析

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1、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，

2、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,HuaiyinNorma

3、lUniversity,Huai'an223300,China)Abstract：Atmosphericturbulanceisoneofthemainfactorswhichhaveinfluenceontheperformanceofalasercommunicationsystem．Whenothernoisesinalasercommunicationsystemareignoredandonlythebiterrorrate(BER)resultedfromtheatmosphericturbulanceisconsidered，therelationamon

4、gBER，signal—to-noiseratio(SNR)andlog-amplitudevarianceofalasercommunicationsystemwhenitslaserbeamispropagatinginaslantatmosphericturbulencepathisstudied．AccordingtotheITU—Rturbulancestructureconstantmodel，theSNRandBERvariedwiththealtitudeatdiferentwavelengthsanddiferentzenithanglesaxesim

5、ulatednumericallywithFORTRAN．Theresultshowsthatforthesamealtitude，ifthelongwavelengthlaserbeamispropagatingslantlyatasmallzenithangle，theBERofthelasercommunicationsystemcanbereduced，theSNRcanbeincreasedandthecommunication～qualitycanbeimproved．Keywords：atmosphericturbulence；Log-amplitudef

6、luctuation；BER；SNR1引言大气中传输时，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，会导致接收随着光束控制器、高灵敏度接收器以及高端功率的减小；由大气运动形成的大气湍流会速通信电子设备等技术的日益成熟，大气激光通引起大气的光学折射率出现随机起伏，并造成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其中传播的激光出现光强闪烁、光束漂移、扩展系统的可靠性与稳定性带来诸多问题。激光在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

7、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本文仅讨论由大气湍流所引起的噪声，并忽信的稳定性和可靠性[1j2j。因此在设计激光通信略系统中的热噪声、散弹噪声、背景噪声等的影系统的链路时，必须考虑大气对激光传输的影响。当激光光束在大气中传播时，由于大气湍流的响。关于大气湍流对激光通信系统的影Ⅱ向的文存在，光波的振幅会发生变化。我们可以近似地认为这