中继协作结构下的无线光通信系统在大气湍流和瞄准误差联合效应下的性能研究

发布时间：2017-11-01 15:19

  本文关键词：中继协作结构下的无线光通信系统在大气湍流和瞄准误差联合效应下的性能研究

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【摘要】：无线光通信是一种近年来发展十分迅速的新型无线通信技术,它以低成本、高带宽等技术优点引起了研究人员的广泛关注,是无线通信领域研究的热点之一。无线光通信链路通常处于开放的自由空间中,所以易受到天气等各种因素的影响。大气湍流和瞄准误差是影响无线光通信系统性能的两个关键因素,都会造成系统误码率的增加,从而严重影响通信质量。因此,深入探索大气湍流和瞄准误差对于无线光通信系统传输特性的影响机理以及抑制这两种因素的方法具有非常重要的意义。论文从中继协作的角度出发,考虑到一种新型的大气信道衰落模型—指数韦伯(exponentiated Weibull,简称EW)分布模型,引入瞄准误差的影响,建立了联合的信道衰落模型,深入研究了中继协作结构下无线光通信系统的传输特性,具体内容如下:1.考虑到大气湍流和抖动引起的瞄准误差(瞄准线误差s?0)联合效应的影响,研究了基于译码转发协议条件下多跳架构无线光通信系统的传输特性。研究中首先基于EW模型,考虑到瞄准误差对于系统的影响,建立了联合信道模型,得到了联合效应下信道衰落因子的概率密度函数(PDF)和累计分布函数(CDF),进而推导出了基于二进制脉冲位置调制(BPPM)的多跳架构下的无线光通信系统误码率的闭合表达式,并用Monte Carlo仿真验证了表达式的正确性。分析了跳数、湍流强度、接收孔径、波束宽度、抖动标准差等参数对于系统误码率的影响。2.考虑到大气湍流以及非零瞄准线误差(Nonzero Boresight Pointing Errors)的影响,推导出了BPPM调制下串行和并行两种中继协作无线光通信系统的中断概率闭合表达式,且通过蒙特卡洛仿真验证了其正确性。研究表明:两种方式下中断概率都是随着发送功率的增大而减小。在并行传输中,同一发送功率条件下,平行链路数越多,中断概率越小。当平行链路数固定时,随着湍流强度的增加中断概率会增大,但这一现象可以通过加大接收孔径而得到改善。论文工作对于中继协作无线光通信系统的研究具有一定的辅助作用。
【关键词】：无线光通信 大气湍流 瞄准误差 指数韦伯分布 中继协作
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 符号对照表9-10
• 缩略语对照表10-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.3 本文主要安排16-17
• 第二章 无线光通信系统概述17-27
• 2.1 无线光通信系统17-19
• 2.1.1 无线光通信系统的组成及其原理17-18
• 2.1.2 无线光通信系统的关键技术18-19
• 2.2 大气湍流对无线光通信的影响19-22
• 2.2.1 湍流的形成以及对通信的影响19-20
• 2.2.2 光强闪烁概率分布20-22
• 2.3 瞄准误差对于无线光通信的影响概述22-25
• 2.3.1 瞄准误差的形成和对通信的影响22
• 2.3.2 描述瞄准误差的统计模型22-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 多跳架构下的无线光通信系统在大气湍流和瞄准误差联合效应下的性能研究27-49
• 3.1 系统模型简介27
• 3.2 光束闪烁与瞄准误差联合效应下的信道模型27-30
• 3.2.1 大气湍流引起的信道衰减28
• 3.2.2 瞄准误差引起的信道衰减28-29
• 3.2.3 联合效应下的信道状态29-30
• 3.3 平均误码率的推导30-34
• 3.3.1 不考虑瞄准误差情况下的平均误码率30-32
• 3.3.2 考虑瞄准情况下的平均误码率32-34
• 3.4 中断概率的推导34-35
• 3.5 平均信道容量的推导35-38
• 3.5.1 不考虑瞄准情况下的平均信道容量36-37
• 3.5.2 考虑瞄准情况下的平均信道容量37-38
• 3.6 解析计算和数值仿真38-47
• 3.7 本章小结47-49
• 第四章 中继协作结构下的无线光通信系统在大气湍流和瞄准误差联合效应的中断概率研究49-59
• 4.1 系统模型49-50
• 4.2 联合效应下的信道模型50-52
• 4.3 中断概率的推导52-54
• 4.3.1 串行中断概率的推导52-53
• 4.3.2 并行中断概率的推导53-54
• 4.4 解析计算和数值仿真54-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 参考文献61-67
• 致谢67-69
• 作者简介69-70

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 易湘;大气激光通信中光强闪烁及其抑制技术的研究[D];西安电子科技大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘义乐;无线光通信关键技术研究[D];北京邮电大学;2013年

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本文编号：1127393