云层厚度对蓝绿激光通信性能的影响分析
发布时间：2021-07-22 04:37
针对机载激光发射器位于云层上方或云层中央时,云层的存在会降低激光通信性能的问题,仿真分析了不同类型的云层对激光能量衰减、信噪比、最大码元传输速率与误码率的影响。得到结论:云的存在主要造成激光能量衰减,影响最大传输速率与误码率,但对信噪比影响较小。链路余量大于18.9 dB的通信系统,链路上允许存在4 km的云层。云层对最大通信速率与误码率的影响主要是时间扩展造成码间串扰。卷云对通信性能几乎无影响;积云对通信性能的影响较大;层云、层积云和积雨云对通信性能的影响更大,但三种云的差异很小,可不作区分;高层云和雨层云对通信性能影响最大,其中雨层云的影响比高层云更大。
【文章来源】：光电工程. 2020,47(03)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
云层厚度与透过率01000200025003000400015003500云层厚度/m500-14-16-18
凳??龋?钥杉??0ω≈1；θ为云的平均散射角，典型值是θ=30°；Z为云层厚度，c为光速。云层厚度与最大传输速率的关系如图7。云层厚度对最大传输速率影响较大，相同物理厚度时，卷云的最大传输速率最高，其次是积云、层云、层积云和积雨云，传输速率最小的为雨层云和高层云。云层厚度4km时，雨层云与高层云的最大传输速率小于104bps，积云、层云、层积云和积雨云略大于104bps，-25℃卷云为2×105bps，-50℃卷云为1.3×106bps。图4弱湍流云层厚度对信噪比的影响Fig.4EffectofcloudthicknessonSNRinweakturbulence图3中湍流云层厚度对信噪比的影响Fig.3EffectofcloudthicknessonSNRinmoderateturbulence01000200025003000400015003500云层厚度/m500积云层云层积云积雨云雨层云高层云-25℃卷云-50℃卷云积云层云层积云积雨云雨层云高层云-25℃卷云-50℃卷云01000200025003000400015003500云层厚度/m5006.756.766.796.786.81信噪比/dB6.836.746.776.806.825.63信噪比/dB5.645.655.665.675.68表2双Gamma函数的拟合结果Table2FittingresultofdoubleGammafunction系数τ=20.8τ=23.4τ=26τ=28.6τ=31.2k1120.134.112.45.12.4k21.9×1071.9×1071.1×1070.8×1070.7×107k31.551.60.660.280.19k43×1063×1062.4×1061.8×1061.6×106图5脉冲响应拟合曲线Fig.5Impulseresponsefittingcurve时间/μs
为云层厚度，c为光速。云层厚度与最大传输速率的关系如图7。云层厚度对最大传输速率影响较大，相同物理厚度时，卷云的最大传输速率最高，其次是积云、层云、层积云和积雨云，传输速率最小的为雨层云和高层云。云层厚度4km时，雨层云与高层云的最大传输速率小于104bps，积云、层云、层积云和积雨云略大于104bps，-25℃卷云为2×105bps，-50℃卷云为1.3×106bps。图4弱湍流云层厚度对信噪比的影响Fig.4EffectofcloudthicknessonSNRinweakturbulence图3中湍流云层厚度对信噪比的影响Fig.3EffectofcloudthicknessonSNRinmoderateturbulence01000200025003000400015003500云层厚度/m500积云层云层积云积雨云雨层云高层云-25℃卷云-50℃卷云积云层云层积云积雨云雨层云高层云-25℃卷云-50℃卷云01000200025003000400015003500云层厚度/m5006.756.766.796.786.81信噪比/dB6.836.746.776.806.825.63信噪比/dB5.645.655.665.675.68表2双Gamma函数的拟合结果Table2FittingresultofdoubleGammafunction系数τ=20.8τ=23.4τ=26τ=28.6τ=31.2k1120.134.112.45.12.4k21.9×1071.9×1071.1×1070.8×1070.7×107k31.551.60.660.280.19k43×1063×1062.4×1061.8×1061.6×106图5脉冲响应拟合曲线Fig.5Impulseresponsefittingcurve时间/μs0.00.40.81.21.62.000.51.52.51.02.0脉冲响应/10-6-0.5τ
【参考文献】：
期刊论文
[1]云对激光下行传输影响的仿真研究[J]. 胡秀寒,周田华,朱小磊,陈卫标. 红外. 2015(02)
[2]无线光通信光功率衰减模型分析[J]. 刘敏,刘锡国,牟京燕,吴晓军. 红外与激光工程. 2012(08)
[3]基于Mie理论的四种典型水云的光散射计算[J]. 刘建斌,李海. 广西大学学报(自然科学版). 2009(06)
[4]云层信道光通信链路误码率及性能改善途径分析[J]. 陈纯毅,杨华民,姜会林,佟首峰,范静涛,韩成. 系统仿真学报. 2009(05)
[5]激光在云层信道中传输的蒙特卡罗模拟[J]. 杨虹,杨小丽. 激光杂志. 2008(02)
[6]近地大气532nm激光散射的实验与计算[J]. 狄凌峰,王沛,鲁拥华,张斗国,杨军,明海. 量子电子学报. 2005(06)
硕士论文
[1]空间激光通信中的信道建模研究[D]. 柯善勇.华中科技大学 2007
本文编号：3296449
【文章来源】：光电工程. 2020,47(03)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
云层厚度与透过率01000200025003000400015003500云层厚度/m500-14-16-18
凳??龋?钥杉??0ω≈1；θ为云的平均散射角，典型值是θ=30°；Z为云层厚度，c为光速。云层厚度与最大传输速率的关系如图7。云层厚度对最大传输速率影响较大，相同物理厚度时，卷云的最大传输速率最高，其次是积云、层云、层积云和积雨云，传输速率最小的为雨层云和高层云。云层厚度4km时，雨层云与高层云的最大传输速率小于104bps，积云、层云、层积云和积雨云略大于104bps，-25℃卷云为2×105bps，-50℃卷云为1.3×106bps。图4弱湍流云层厚度对信噪比的影响Fig.4EffectofcloudthicknessonSNRinweakturbulence图3中湍流云层厚度对信噪比的影响Fig.3EffectofcloudthicknessonSNRinmoderateturbulence01000200025003000400015003500云层厚度/m500积云层云层积云积雨云雨层云高层云-25℃卷云-50℃卷云积云层云层积云积雨云雨层云高层云-25℃卷云-50℃卷云01000200025003000400015003500云层厚度/m5006.756.766.796.786.81信噪比/dB6.836.746.776.806.825.63信噪比/dB5.645.655.665.675.68表2双Gamma函数的拟合结果Table2FittingresultofdoubleGammafunction系数τ=20.8τ=23.4τ=26τ=28.6τ=31.2k1120.134.112.45.12.4k21.9×1071.9×1071.1×1070.8×1070.7×107k31.551.60.660.280.19k43×1063×1062.4×1061.8×1061.6×106图5脉冲响应拟合曲线Fig.5Impulseresponsefittingcurve时间/μs
为云层厚度，c为光速。云层厚度与最大传输速率的关系如图7。云层厚度对最大传输速率影响较大，相同物理厚度时，卷云的最大传输速率最高，其次是积云、层云、层积云和积雨云，传输速率最小的为雨层云和高层云。云层厚度4km时，雨层云与高层云的最大传输速率小于104bps，积云、层云、层积云和积雨云略大于104bps，-25℃卷云为2×105bps，-50℃卷云为1.3×106bps。图4弱湍流云层厚度对信噪比的影响Fig.4EffectofcloudthicknessonSNRinweakturbulence图3中湍流云层厚度对信噪比的影响Fig.3EffectofcloudthicknessonSNRinmoderateturbulence01000200025003000400015003500云层厚度/m500积云层云层积云积雨云雨层云高层云-25℃卷云-50℃卷云积云层云层积云积雨云雨层云高层云-25℃卷云-50℃卷云01000200025003000400015003500云层厚度/m5006.756.766.796.786.81信噪比/dB6.836.746.776.806.825.63信噪比/dB5.645.655.665.675.68表2双Gamma函数的拟合结果Table2FittingresultofdoubleGammafunction系数τ=20.8τ=23.4τ=26τ=28.6τ=31.2k1120.134.112.45.12.4k21.9×1071.9×1071.1×1070.8×1070.7×107k31.551.60.660.280.19k43×1063×1062.4×1061.8×1061.6×106图5脉冲响应拟合曲线Fig.5Impulseresponsefittingcurve时间/μs0.00.40.81.21.62.000.51.52.51.02.0脉冲响应/10-6-0.5τ
【参考文献】：
期刊论文
[1]云对激光下行传输影响的仿真研究[J]. 胡秀寒,周田华,朱小磊,陈卫标. 红外. 2015(02)
[2]无线光通信光功率衰减模型分析[J]. 刘敏,刘锡国,牟京燕,吴晓军. 红外与激光工程. 2012(08)
[3]基于Mie理论的四种典型水云的光散射计算[J]. 刘建斌,李海. 广西大学学报(自然科学版). 2009(06)
[4]云层信道光通信链路误码率及性能改善途径分析[J]. 陈纯毅,杨华民,姜会林,佟首峰,范静涛,韩成. 系统仿真学报. 2009(05)
[5]激光在云层信道中传输的蒙特卡罗模拟[J]. 杨虹,杨小丽. 激光杂志. 2008(02)
[6]近地大气532nm激光散射的实验与计算[J]. 狄凌峰,王沛,鲁拥华,张斗国,杨军,明海. 量子电子学报. 2005(06)
硕士论文
[1]空间激光通信中的信道建模研究[D]. 柯善勇.华中科技大学 2007
本文编号：3296449
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