Mixure-Gamma分布下星地下行相位补偿多孔径接收系统性能研究
发布时间：2021-07-12 10:27
在星地下行链路中,地球大气湍流会影响接收到的光信号,其主要引起折射率的非均匀波动,从而使接收信号光的振幅和相位发生不均匀的随机变化,导致接收光斑发生光束扩展、光斑漂移和光强闪烁等现象,导致系统误码率等性能受到严重影响,甚至造成信号中断。本文利用相位补偿多孔径接收系统来缓解链路衰退现象并分析了系统误码率性能,在分析过程中,使用了一种新型的Mixture-Gamma（MG）分布来近似湍流模型。本论文考虑到湍流引起的星地下行链路衰落问题,主要开展了如下研究:首先给出了星地下行相位补偿系统模型,接下来将多孔径技术引入系统中,推导了选择性合并（SC）、等增益合并（EGC）以及最大比合并（MRC）方案下的系统概率密度函数（PDF）表达式并对其进行了仿真分析。结果表明星地下行相位补偿多孔径接收系统可以很好地提高系统信噪比、缓解接收信号的衰落现象。接下来分析并验证了MG分布相比几种经典湍流模型的优势,给出了不同湍流模型下信噪比的PDF经过MG分布近似后的分布,并与原分布进行了仿真对比,利用蒙特卡洛模拟方法进行验证,结果表明通过改变MG分布中的参数表达式,MG分布近似后的PDF以及累积分布函数（CDF）...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
卫星到地面站的激光传输星地下行链路是FSO通信的一个研究重点，激光下行传输首先经过真空信道，
哈尔滨工业大学硕士学位论文-2-匀波动，从而干扰接收信号光的振幅和相位，使二者发生不均匀的随机变化，这样就导致接收光斑发生光束扩展、光斑漂移和光强闪烁等现象，导致系统的误码率等性能受到严重影响，甚至造成信号中断。由于湍流对信号影响较为严重，所以研究人员针对湍流影响做了许多研究，研究发现自适应光学技术、多光束发射技术、多孔径接收技术都可有效缓解湍流的影响，其中多孔径接收技术是最常用且相对来说实施起来最简单的。图1-2肉眼无法识别的大气湍流由于传统的单孔径只有一个信道，如果信道发生破损，那么信号就会严重失真，如何解决这一困难？在调研中了解到，当大气信道中不同信号之间的距离大于相干长度时，就可以认为这些信号是相互独立的，那么就可以联想到如果我们将接收端设置的单个望远镜变换为多个望远镜，且它们的距离大于相干长度时，各个接收望远镜中的信号也是相互独立的，它们各自的信道同时发生破损的概率非常小，最后，将每个接收信道的信号通过一定方式进行合并，这样就解决了信道衰落这一难题，多孔径接收技术就是源于这个想法。除此之外，多孔径接收技术还有许多其他优势，例如：操作简单，多个接收望远镜之间的距离仅需要设置为几厘米以上就可以实现信道的独立；制造成本低，多个小面积孔径接收望远镜的生产成本要远远低于单个大孔径接收望远镜的生产成本；信道无效性低，多信道通信的结构也使得多孔径接收系统降低类似鸟等障碍物对激光信号造成暂时性遮挡的可能性[8]。图1-3具有四个接收孔径的地面站[12]
哈尔滨工业大学硕士学位论文-2-匀波动，从而干扰接收信号光的振幅和相位，使二者发生不均匀的随机变化，这样就导致接收光斑发生光束扩展、光斑漂移和光强闪烁等现象，导致系统的误码率等性能受到严重影响，甚至造成信号中断。由于湍流对信号影响较为严重，所以研究人员针对湍流影响做了许多研究，研究发现自适应光学技术、多光束发射技术、多孔径接收技术都可有效缓解湍流的影响，其中多孔径接收技术是最常用且相对来说实施起来最简单的。图1-2肉眼无法识别的大气湍流由于传统的单孔径只有一个信道，如果信道发生破损，那么信号就会严重失真，如何解决这一困难？在调研中了解到，当大气信道中不同信号之间的距离大于相干长度时，就可以认为这些信号是相互独立的，那么就可以联想到如果我们将接收端设置的单个望远镜变换为多个望远镜，且它们的距离大于相干长度时，各个接收望远镜中的信号也是相互独立的，它们各自的信道同时发生破损的概率非常小，最后，将每个接收信道的信号通过一定方式进行合并，这样就解决了信道衰落这一难题，多孔径接收技术就是源于这个想法。除此之外，多孔径接收技术还有许多其他优势，例如：操作简单，多个接收望远镜之间的距离仅需要设置为几厘米以上就可以实现信道的独立；制造成本低，多个小面积孔径接收望远镜的生产成本要远远低于单个大孔径接收望远镜的生产成本；信道无效性低，多信道通信的结构也使得多孔径接收系统降低类似鸟等障碍物对激光信号造成暂时性遮挡的可能性[8]。图1-3具有四个接收孔径的地面站[12]
【参考文献】：
期刊论文
[1]相位补偿技术在无线光通信中的应用[J]. 王志华,龚哲兮,郭鹏展. 通信技术. 2016(04)
[2]无线激光通信中的多孔径接收技术研究[J]. 柯熙政,宋鹏,裴国强. 光学学报. 2011(12)
博士论文
[1]空间光通信多孔径接收系统性能研究[D]. 李康宁.哈尔滨工业大学 2017
[2]星地下行相干激光通信系统接收性能研究[D]. 杨清波.哈尔滨工业大学 2012
[3]星地激光通信链路中大气湍流影响的理论和实验研究[D]. 姜义君.哈尔滨工业大学 2010
[4]波前畸变对星间激光通信链路性能的影响研究[D]. 杨玉强.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3279739
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
卫星到地面站的激光传输星地下行链路是FSO通信的一个研究重点，激光下行传输首先经过真空信道，
哈尔滨工业大学硕士学位论文-2-匀波动，从而干扰接收信号光的振幅和相位，使二者发生不均匀的随机变化，这样就导致接收光斑发生光束扩展、光斑漂移和光强闪烁等现象，导致系统的误码率等性能受到严重影响，甚至造成信号中断。由于湍流对信号影响较为严重，所以研究人员针对湍流影响做了许多研究，研究发现自适应光学技术、多光束发射技术、多孔径接收技术都可有效缓解湍流的影响，其中多孔径接收技术是最常用且相对来说实施起来最简单的。图1-2肉眼无法识别的大气湍流由于传统的单孔径只有一个信道，如果信道发生破损，那么信号就会严重失真，如何解决这一困难？在调研中了解到，当大气信道中不同信号之间的距离大于相干长度时，就可以认为这些信号是相互独立的，那么就可以联想到如果我们将接收端设置的单个望远镜变换为多个望远镜，且它们的距离大于相干长度时，各个接收望远镜中的信号也是相互独立的，它们各自的信道同时发生破损的概率非常小，最后，将每个接收信道的信号通过一定方式进行合并，这样就解决了信道衰落这一难题，多孔径接收技术就是源于这个想法。除此之外，多孔径接收技术还有许多其他优势，例如：操作简单，多个接收望远镜之间的距离仅需要设置为几厘米以上就可以实现信道的独立；制造成本低，多个小面积孔径接收望远镜的生产成本要远远低于单个大孔径接收望远镜的生产成本；信道无效性低，多信道通信的结构也使得多孔径接收系统降低类似鸟等障碍物对激光信号造成暂时性遮挡的可能性[8]。图1-3具有四个接收孔径的地面站[12]
哈尔滨工业大学硕士学位论文-2-匀波动，从而干扰接收信号光的振幅和相位，使二者发生不均匀的随机变化，这样就导致接收光斑发生光束扩展、光斑漂移和光强闪烁等现象，导致系统的误码率等性能受到严重影响，甚至造成信号中断。由于湍流对信号影响较为严重，所以研究人员针对湍流影响做了许多研究，研究发现自适应光学技术、多光束发射技术、多孔径接收技术都可有效缓解湍流的影响，其中多孔径接收技术是最常用且相对来说实施起来最简单的。图1-2肉眼无法识别的大气湍流由于传统的单孔径只有一个信道，如果信道发生破损，那么信号就会严重失真，如何解决这一困难？在调研中了解到，当大气信道中不同信号之间的距离大于相干长度时，就可以认为这些信号是相互独立的，那么就可以联想到如果我们将接收端设置的单个望远镜变换为多个望远镜，且它们的距离大于相干长度时，各个接收望远镜中的信号也是相互独立的，它们各自的信道同时发生破损的概率非常小，最后，将每个接收信道的信号通过一定方式进行合并，这样就解决了信道衰落这一难题，多孔径接收技术就是源于这个想法。除此之外，多孔径接收技术还有许多其他优势，例如：操作简单，多个接收望远镜之间的距离仅需要设置为几厘米以上就可以实现信道的独立；制造成本低，多个小面积孔径接收望远镜的生产成本要远远低于单个大孔径接收望远镜的生产成本；信道无效性低，多信道通信的结构也使得多孔径接收系统降低类似鸟等障碍物对激光信号造成暂时性遮挡的可能性[8]。图1-3具有四个接收孔径的地面站[12]
【参考文献】：
期刊论文
[1]相位补偿技术在无线光通信中的应用[J]. 王志华,龚哲兮,郭鹏展. 通信技术. 2016(04)
[2]无线激光通信中的多孔径接收技术研究[J]. 柯熙政,宋鹏,裴国强. 光学学报. 2011(12)
博士论文
[1]空间光通信多孔径接收系统性能研究[D]. 李康宁.哈尔滨工业大学 2017
[2]星地下行相干激光通信系统接收性能研究[D]. 杨清波.哈尔滨工业大学 2012
[3]星地激光通信链路中大气湍流影响的理论和实验研究[D]. 姜义君.哈尔滨工业大学 2010
[4]波前畸变对星间激光通信链路性能的影响研究[D]. 杨玉强.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3279739
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