回复反射光传输信道的研究

发布时间：2020-07-29 20:18

【摘要】：随着社会的进步,现代的文化和经济高度发展,当今通信所能提供的服务越来越不能满足人们日常的需求,然而有限的频谱资源以及稀缺的无线通信带宽,使得通信发展受到了限制。与此同时,因具有大容量、高速率、效益高和丰富的频谱资源等优点,自由空间光通信引起学者的广泛关注,且该技术也能被用作解决上述通信瓶颈问题的有效措施。回复反射光传输系统是自由空间光通信研究领域的关键技术。典型回复反射光传输系统由光收发接收机和一个调制回复反射器件组成,由于反射端为小体积、电池供电的半无源器件,这些因素支持该光传输系统可以适应许多恶劣的环境和有限负载的平台。基于上述优点,回复反射光传输系统成为当今光通信领域的研究热点。论文的主要工作和研究结果安排如下:首先,本文简述了自由空间光通信的国内外研究背景和研究现状,分析了回复反射光传输的研究现状以及相应的技术难点。本文重点研究回复反射光传输系统的设计和信道特性。其次,角反射器作为回复反射光传输系统的重要反射器件,本文研究了基于光线追迹技术的角反射器模型,运用折射和反射的矢量光学理论推导角反射器内部光束传输过程。通过对角反射器制造偏差导致的附加相位分析以及研究光束不同入射角导致角反射器底面光束出射的有效面积变化,本文构建了综合多因素角反射器的理论模型。接着,采用分步光传输法来仿真光束在大气湍流中的传输过程,使用随机相位屏理论记录光束在传输过程中的光场变化。结合角反射器的光线追迹技术,本文利用光波仿真的方法构建了回复反射光传输系统的理论模型。通过数值仿真分析,对比了在真空环境中,不同波长、不同材质的角反射器、光束正斜入射以及制造偏差这些因素对后向链路回复反射光斑的影响。仿真结果表明,在大气湍流的环境中,上述因素对该系统造成的影响可以忽略不记,双链路的归一化光强和Gamma-Gamma(ΓΓ)分布曲线拟合良好,且仿真生成的信道衰落曲线与理论计算的信道衰落曲线两者具有高度的一致性。最后,提出了回复反射光传输系统反射终端使用微阵列代替角反射器的方案,通过光波仿真和室内湍流实验,充分利用微阵列的伪相位共轭特性,论证了微阵列对大气湍流的波前补偿效果。仿真和实验结果表明,相对于单个角反射器的回复反射光传输系统,被微阵列反射的光斑在发射接收机处仍然汇聚,室内湍流实验结果与光波仿真结果保持一致。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1
【图文】：

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对空间光通信系统进行解析。通信系统的基础就是对信息的发送和接收，ＦＳＯ也遵循这一通逡逑信原则。一般传统的通信系统可以划分为三个基础子框架，分别是信号发射机模块、通信信逡逑道模块以及信号接收机模块，如图１．１所示，相应子系统的功能分别为．？逡逑２逡逑

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—逦发射机逡逑图１．３基于ＡＰＴ技术的半双工光通信系统模型示意图逡逑由于半双工的工作方式不能满足接收方和发送方两者同时通信的要求，所以在半双工通逡逑信方式上继续改进，产生了全新的通信方式：全双工通信。传统的对称双工ＦＳＯ系统通过在逡逑通信两端配置高精度ＡＰＴ系统来建立双向通信链路。逡逑通信系统的两个终端在通信之前需要精准对接，只有这样才能构建可靠的通信链路，ＡＰＴ逡逑系统主要被同来解决以上问题，该技术的应用使得终端设备之间的锁定和跟踪变得简单方便。逡逑然而ＡＰＴ系统为有源系统且功耗相对较高，ＡＰＴ系统的组成相对复杂，该系统由很多器件组逡逑成，在体积上会显得比较臃肿，往往采用ＡＰＴ技术的光通信系统的终端会有很大的负载重量逡逑和能量消耗。逡逑综上所述，空间光通信技术在一些军用和商用领域都有一些成功的应用案例，因为长距逡逑离的光通信需要通信的终端精确对准

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逦后向链路逦７逡逑图１．４基于角反射器的回复反射光传输系统模型示意图逡逑发射接收机用于发射和接收光信号，角反射器用于将信号光束进行定向反射，该光传输逡逑系统有两个传输链路，如图１．４所示。光信号从光发射接收机发射，经过通信信道后到达角反逡逑射器，该过程为通信系统中前向链路的光传输过程，后向链路的传输方向与前向链路相反，逡逑出射角反射器的光信号经过通信信道后到达发射接收机处，该过程为通信系统中后向链路的逡逑４逡逑

【参考文献】