MIMO-OAM空间光通信信道的研究

发布时间：2022-04-20 20:27

　　随着信息化和数字化技术应用的不断扩展和深入,无线通信网络的容量、速率、安全性方面的限制已成为信息技术进一步发展的瓶颈,研究人员提出了自由空间光通信（FSO）系统作为应对方案之一,并迅速成为研究热点。近年来,携带轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）的涡旋光束作为光信号载波因具有抗湍流特性及OAM复用能力,在FSO系统中有非常巨大的应用潜力。因此,越来越多的研究人员开始关注利用涡旋光束作为载波传输数据的通信技术,然而在大气信道中传输的涡旋光束信号极易受到干扰,严重的限制了OAM FSO系统的传输性能和可靠性。为了削弱大气信道对光信号的干扰并提升系统的性能,我们对OAM在大气中传输的信道进行研究。采用基于Von Karman湍流功率谱模型的随机相位屏法对大气湍流进行模拟,使用仿真的方法对涡旋光束在大气信道中的传输特性进行研究,并采用闪烁指数作为衡量光信号能量波动（即大气湍流信道好坏）指标。首先,研究了孔径平均效应对抗OAM FSO信道衰落,根据光波传输仿真的结果,我们发现在不同湍流强度、不同传输距离、不同涡旋光束类型和不同拓扑荷数情况下,孔径平均效应对涡旋光... 

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景
        1.1.1 涡旋光束研究动态
        1.1.2 大气湍流的研究动态
        1.1.3 MIMO-OAM通信的研究动态
    1.2 本论文的主要内容和创新点
        1.2.1 论文主要内容
        1.2.2 论文创新点
第2章 空间光信道分析基础理论
    2.1 大气湍流统计模型
        2.1.1 大气湍流模型的发展
        2.1.2 大气湍流理论模型
        2.1.3 大气湍流的计算机模拟
    2.2 轨道角动量与涡旋光束
        2.2.1 轨道角动量
        2.2.2 携带轨道角动量的涡旋光束
        2.2.3 闪烁指数与孔径均衡效应
    2.3 大气湍流中的光波传输仿真
        2.3.1 大气湍流中的涡旋光束
        2.3.2 涡旋光束的闪烁指数
    2.4 本章小结
第3章 空间分集技术与倾斜相位补偿
    3.1 空间分集技术
        3.1.1 多发射天线的空间分集配置
        3.1.2 空间分集提升抗湍流性能的理论验证
        3.1.3 空间分集对闪烁指数的影响
    3.2 OAM的串扰分布
        3.2.1 OAM信道串扰的定义
        3.2.2 不同条件下的OAM信道串扰分布
    3.3 多光束倾斜引入串扰
        3.3.1 倾斜光束的相位分布
        3.3.2 倾斜相位补偿后的串扰分布
    3.4 本章小结
第4章 OAM复用与调制信道内拓扑荷数的检测
    4.1 拓扑荷数的检测方法概述
        4.1.1 基于光束干涉的拓扑荷数检测方法
        4.1.2 全息相位屏法
    4.2 基于串扰分布统计特性的拓扑荷数检测
        4.2.1 拓扑荷数检测算法流程
        4.2.2 串扰相似度的PDF与检测门限
    4.3 检测性能分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3646603