无线光通信技术_课件ppt.ppt

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1、无线光通信技术杨奋华无线光通信也称为自由空间光通信（FreeSpaceOptics），简称为FSO。FSO技术具有高带宽、部署迅速、费用合理等优势。FSO技术以激光为载体，用点对点或点对多点方式实现连接。虽然FSO通信不需要光纤而是以空气为介质，但由于其设备以发光二极管或激光二极管为光源，因此又有“无线光纤”之称。前　言FSO的提出：“最后一公里”的新方案随着通信网建设的发展，局域网以及千兆以太网开始快速增长，将这些高速的局域网和千兆以太网连接到运营商的通信网络，必须依靠容量巨大的接入网络。当前有很多接入技术可供选择，比如光纤、微波、XDSL等，但光纤

2、敷设时间长及高额投入限制了普及；微波技术日渐成熟，但这种接入方式需要高额的初始投资（频谱许证），对业务提供商而言，这种接入方式不很经济；尽管铜缆是一种易得的传输媒质，但XDSL带宽太低。而自由空间光通信FSO（FreeSpaceOptics），作为一种新兴的宽带无线接入方式浮出水面，是解决宽带网络“最后一公里”的传输瓶颈的有效途径，FSO的出现引起了业界广泛地关注。4什么是光通信？光通信是一种以光波作为传输媒质的通信方式。光波和无线电波同都属于电磁波，但光波的频率比无线电波的频率高，波长比无线电波的波长短（如图）。556通信波段划分及相应传输媒介频率H

3、z10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015自由空间波长（m）电力、电话无线电、电视微波红外线可见光双铰线同轴电缆光纤卫星/微波AM无线电FM无线电频段划分传输介质6光通信按传输介质不同可分为光纤通信和大气激光通信。光纤通信：是以光波作为信息载体，以光纤作为传输介质的一种通信。光纤通信已成为广域网、城域网的主要传输方式之一。大气激光通信：是利用大气作为传输介质的激光通信。光通信的分类7光通信有线光通

4、信：光纤通信无线光通信：大气、海水、外层空间7FSO系统组成无线光通信系统是以大气作为传输媒质来进行光信号的传送的。只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率，就可以进行通信。一个无线光通信系统包括三个基本部分：发射机、信道和接收机8FSO的物理模型FEC（ForwardErrorCorrection）-前向纠错APC（AutomaticPowerControl）-自动功率控制ATC（AutomaticTemperatureControl）-自动温度控制LD（LaserDiode）-半导体激光器AGC（AutomaticGainCon

5、trol）-自动增益控制9驱动电路半导体激光器（LD）是高速调制的理想光源。但是，半导体激光器对温度的变化很敏感。因此稳定的激光器的输出信号是必须考虑的问题。控制电路的作用，就是消除温度变化和器件老化的影响，输出稳定光信号。因此除了一些特殊的发光器外，一般的半导体激光器发送机中都含有自动温度控制（ATC）与自动功率控制（APC）电路。10光源进行通信时，由于受到大气性能的影响，应考虑激光的功率和传输频率等特性。目前主要是有半导体激光器、固体激光器等。半导体激光器可以工作在1.06um左右，这是大气低损耗窗口，可以减小衰减。并且半导体激光器具有体积小、转

6、换效率高、低成本可直接调制等特点。实际的FSO系统多采用半导体激光器为光源。11光发送机光发送机的性能----输出光功率及稳定性。发送机的输出光功率，实际上是发射端的端点测得的光的功率，因此也称为出端光功率。工程上光功率用相对值表示。1mW光功率定义为0db。发送机的输出功率大小直接影响系统的中继距离。如何得到高功率的输出功率？12光接收机在无线光通信系统中，光接收机的任务是以最小的附加噪声与失真，恢复出经信道传输后光载波所携带的信息，因此光接收机的输出特性反映了整个光通信系统的性能。接收机由光检测器、滤波器及其他处理电路组成。13光接收机性能数字接收

7、机的误码率（BER）----指的是数字信号中码元在传输过程出现差错的概率。灵敏度----对数字接收机来说，灵敏度是指保证一定的误码率条件下，光接收机所能接收的最小光功率，一般用dBm作单位。动态范围-----在满足一定误码率的指标下因为接收到的光信号已经很微弱，因此如何提高光接收机的灵敏度是研究接收机的主要问题。14FSO的关键技术高功率激光光源技术光收发天线和精密可靠的光束控制技术大气信道的研究高灵敏度的信号探测和处理技术高精度的捕获、跟踪和瞄准(ATP)技术15高功率激光光源技术在FSO通信中,背景光的干扰很强,所以在通信过程中需要大功率、低损耗光

8、源,调制速率又要尽可能高。同时,光源的调制需要采用纠错技术,尽可能减少误码和突发误码。目前,主