大气对水平激光通信链路信号时域展宽特性研究

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1、硕士学位论文大气对水平激光通信链路信号时域展宽特性研究RESEARCHONLASEROPTICALSIGNALTEMPORALSPREADINGTHROUGHINFERIORATMOSPHERICLAYER向王钧哈尔滨工业大学2011年6月国内图书分类号：TN929.13学校代码：10213国际图书分类号：621.391.6密级：公开工学硕士学位论文大气对水平激光通信链路信号时域展宽特性研究硕士研究生：向王钧导师：韩琦琦副教授申请学位：工学硕士学科：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术答辩日期：2011年6月授

2、予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN929.13U.D.C:621.391.6DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONLASEROPTICALSIGNALTEMPORALSPREADINGTHROUGHINFERIORATMOSPHERICLAYERCandidate：WangjunXiangSupervisor：Associate-Prof.QiqiHan AcademicDegreeAppliedfor：Masterof

3、Engineering Speciality：PhysicalElectronicsAffiliation：Dept.ofOpto-electronicInformationScienceandTechnologyDateofDefence：June,2011Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要自由空间光通信系统以其设备架构方便快速、大容量通信、高保密性等许多明显优于光纤通信系统的特点而成为国际研究的热点。其

4、中水平激光通信链路利用激光在大气中传输来进行通信，激光信号将受大气影响而产生能量衰减，同时发生时域展宽。而激光信号的时域展宽是制约自由空间光通信系统通信速率的进一步提高的主要因素。自由空间光通信系统一般采用了IM/DD方式或者DPSK相位调制方式来进行通信，大气对激光信号造成的时域展宽现象在这两种方式下的影响分别表现为脉冲展宽和相位展宽。分析大气环境对光信号脉冲展宽与相位展宽的影响对提高水平激光通信链路性能具有重要意义。本文针对大气对水平激光通信链路信号的时域展宽影响问题进行深入研究。基于大气散射过程对光信号在大气

5、中的传输进行了理论分析和数值仿真。在此基础上针对强度调制和相位调制方式，讨论了大气传输距离、大气气溶胶粒子浓度和大气中信号传输初始角度等参数对信号展宽的影响，所做工作主要包括：1、基于大气散射效应，建立光信号时域展宽理论模型，分别针对强度调制与相位调制方式分析信号时域展宽机理。2、基于蒙特卡罗方法建立了水平激光链路光信号时域展宽效应仿真模型，改进了光子自由路径长度算法，提出了用具有正态分布模型的随机量散射系数β来代替固定值β计算每一次光子的自由路径长度，使仿真结果更加符合实n际情况。3、针对强度调制方式下水平链路光

6、信号时域展宽效应进行了理论分析和仿真研究，深入分析了大气传输距离、大气气溶胶粒子浓度和大气中信号传输初始角度等参数对激光信号时域展宽特性的影响。4、针对相位调制方式下水平链路光信号时域展宽效应进行了理论分析和仿真研究，深入分析了大气传输距离、气溶胶粒子浓度和大气中信号传输初始角度等参数对激光信号时域展宽特性的影响。本文的研究工作对于水平激光通信链路系统的设计与优化具有重要指导意义。关键词：水平链路；脉宽调制；相位调制；多径效应；蒙特卡罗；时域展宽-I-哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractFreespaceop

7、ticalcommunicationsystemhasquickarchitecturewithits equipment,highcapacity,highsecurityandmanyothercharacteristicsmuchbetter thanopticalfibercommunicationsystemsthatitbecomesaninternationalresearch focus.Horizontallinklaseropticalcommunicationsystemuseslaserpr

8、opagating throughtheatmospheretocommunicate,itscommunicationperformanceis influencedlargelybytheatmosphere,becausethelasersignalwillbeaffectedin thewayoftheenergyattenuationandbroa