基于bpsk的光无线通信系统的信道容量分析

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1、第5期陈俊等：基于BPSK的光无线通信系统的信道容量分析·93·第28卷第5期通　信　学　报Vol.28No.52007年5月JournalonCommunicationsMay2007基于BPSK的光无线通信系统的信道容量分析陈俊，黄德修，元秀华（华中科技大学光电学院，武汉光电国家实验室，湖北武汉430074）摘要：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

2、要的理论基础。关键词：光无线通信；大气扰动；Γ模型；信道容量中图分类号：TN929.12文献标识码：B文章编号：1000-436X(2007)05-0090-04AnalysisforchannelcapacityofBPSK-basedopticalwirelesscommunicationsystemCHENJun,HUANGDe-xiu,YUANXiu-hua(SchoolofOptoelectronicsScienceandTechnologyofHUST,WuhanNationalLaboratoryfo

3、rOptoelectronics,Wuhan430074,China)Abstract:TheatmosphericturbulenceintensityisanalyzedbytheΓmodelbasedonthetheoryofinformation,andthechannelcapacityofopticalwirelesscommunicationsystembasedBPSKiscalculatedbyMonteCarlointegral,thedetailedanalysisofthechannelca

4、pacityversusthesignal-noise-rate(SNR)indifferentturbulenceintensityisgiven,itisakeytheoreticalbasisforthedesignsofopticalwirelesscommunication.Keywords:opticalwirelesscommunication;atmosphericturbulence;Γmodel;channelcapacity第5期陈俊等：基于BPSK的光无线通信系统的信道容量分析·93·1引言

5、收稿日期：2006-04-18；修回日期：2007-04-02基金项目：武汉市科技攻关重大专项(2002100513015)随着大功率半导体激光器和高灵敏度光电探测器件的日益完善，光无线通信（opticalwirelesscommunication）技术重新浮出水面，作为解决“最后一公里”的方案之一正越来越受到人们的重视。光无线通信是光通信和无线电通信技术的结合，它以激光为载波、大气为传输介质实现大容量的信息传递。光无线通信综合了光纤通信和无线电通信方式的特点，具有宽带大容量、低成本、安装快捷、机动灵活、无需频率申

6、请等优点，因而在很多领域具有广阔的应用前景。目前，光无线通信已成为发达国家宽带通信的关键技术之一，并且已成功应用于2000年悉尼奥运会的通信系统。光无线通信对我国也非常重要，我国的城市楼群和道路密集，铺设光纤造价太高，而电缆和无线电通信又无法满足高速宽带接入的要求，所以光无线通信是解决我国城市、办公区和住宅区高速宽带通信要求的最佳途径之一。光无线通信以大气作为传输介质，而大气信道是不稳定的，这也就预示了光无线通信必然受信道环境的影响。激光束在大气中传输时，会受到雾、雨、雪、烟、尘等颗粒的吸收和散射而产生衰减，并且其

7、衰减量的变化是无法精确预知的。尽管激光的方向性很好，但波束还是会随传输距离的增加而慢慢变宽，超过一定距离后就难以被正确接收。同FoundationItem:TheScienceTechnologyFoundationofWuhan(2002100513015)第5期陈俊等：基于BPSK的光无线通信系统的信道容量分析·93·时，大气信道是一个时变信道，大气扰动对光无线通信系统的影响是实时变化的。因此，对于设计一个高性能的光无线通信系统，从信息论的理论出发来分析大气信道特性是非常必要的。但是，用信息论的理论来分析光无线

8、通信系统，目前还很少见，LiJ等研究了光无线通信系统的模型、容量和编码[1]，文中采用了对数正态模型来分析弱扰动下的信道容量，但此模型不适合强干扰的情况。UbolthipS等分析了基于差分振幅脉冲相位调制(DAPPM)的室内光无线通信系统的信道容量[2]，文中将基于DAPPM调制模式下的室内光无线连接认为是Markov信源在有限状态信道上传输，采用矩阵论的方