贝克曼指向误差分布对MIMO空间光通信性能影响研究

发布时间：2020-07-15 17:37

【摘要】：与微波通信相比,空间光通信拥有诸多优点,包括高数据速率、无许申请频谱、低功耗和低质量要求,抗干扰能力强和无多径衰落。此外,空间光通信系统的部署比光纤电缆更容易、更快,这些特性使其有希望成为解决“最后一英里”问题的方案。然而,空间光通信链路极易受大气湍流的影响。为了满足通信速率和质量要求,多输入多输出技术被引入以缓解湍流衰落的影响。尽管采用该技术可以显著提高空间光通信系统的性能,但指向误差的存在能够加剧信道增益的起伏,影响系统的通信性能。因此,在实际研究多输入多输出空间光通信系统时,有必要综合考虑大气湍流和指向误差对其所造成的影响。鉴于此情况,本文主要研究了以下内容:1.基于伽马-伽马湍流模型和贝克曼指向误差分布模型,建立了单输入单输出空间光通信系统通信性能的理论模型。从高信噪比的角度出发,给出了伽马-伽马大气湍流和贝克曼指向误差联合效应下信道增益的概率密度函数,根据该函数得到了系统中断概率和误码率的闭式表达式,并分析了伽马-伽马大气湍流和贝克曼指向误差对系统中断概率和误码率的影响。2.建立了MIMO空间光通信系统通信性能的理论模型,分别给出了等增益合并和最大合并比方案时系统中断概率和误码率的闭式表达式,基于该表达式对比分析了等增益合并和最大合并比方案时系统的中断概率和误码率。3.通过11.6 km的城市水平激光链路模拟实验,测得不同指向误差情况下的光强数据,给出了信道增益的概率密度分布,并与所建立的理论模型进行了比较。本文的工作是关于伽马-伽马大气湍流和贝克曼指向误差对空间光通信系统性能影响的应用基础研究,所采用的贝克曼指向误差分布模型与传统的指向误差分布模型相比,增加了不同抖动和非零视轴因素的考虑,能够更加全面的反映指向误差对空间光通信系统性能的影响,更加符合空间光通信系统的实际情况。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1
【图文】：

图 2-1 探测器与激光波束中心之间的偏移15)，随机变量 的矩母函数(MGF)为[75]2r 2222 22 21exp1 2 1 21 2 1 2t ryxx yx yttt et tt t

图 2-2 SISO 链路研究方案3)代入式(2-19)，可得 111pb bph hp p ph hf h h a ah h h h h h l l l

式和近似表达式在不同抖动标准差以及中湍流和强湍流条件下的点附近 (b) 整体图)可知，式(2-22)得出的数值结果与式(2-37)得出的近似结说明了所提出模型的正确性。从图 2-3(b)可以观察到，线与近似概率密度函数曲线在峰值左侧吻合程度高，

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本文编号：2756809