大气湍流信道下OAM复用通信物理层安全研究

发布时间：2024-01-20 09:02

　　随着无线电频谱资源的日益稀缺以及对通信容量要求的日益提高,传统的射频域通信在应对如此快速增长的通信流量时已经显现出疲态。在数据流量高速增长的背景下,自由空间光(Free Space Optical,FSO)通信以其宽带大,容量高,部署简便等优势逐渐成为了数据中心及小区用户信息传输的备选方案,并且FSO链路也在近几年得到了快速发展和部署。在存在两个合法接收者的FSO链路中,窃听者依然可通过在光束传输路径上通过截取发送光束能量的一部分完成窃听,因此FSO链路的通信安全至关重要。本文重点研究基于OAM复用的物理层安全问题。首先,本文研究了几种典型OAM光束的性质,包括拉盖尔-高斯光束、超几何光束以及贝塞尔-高斯光,并对上述几种典型OAM光束的均方半径进行了理论推导及比较。给出了在有限孔径限制下,FSO复用通信系统的最佳备选光束。其次,研究了大气湍流的不同功率谱模型,对当前存在的大气湍流相位屏仿真算法进行了研究对比,包括基于FFT的反演法以及基于低频分量补偿的倾斜屏法。本文对上述两种算法进行了实现和对比,并采用倾斜屏法生成了精度较高的大气湍流相位屏。之后在FSO系统中布置多个大气湍流相位屏,并...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 OAM光束在FSO应用研究现状分析
        1.2.2 FSO系统的大气湍流影响研究现状及分析
        1.2.3 光通信物理层安全研究现状及分析
    1.3 论文主要研究内容
第2章 OAM光束特性研究
    2.1 引言
    2.2 典型OAM光束
        2.2.1 环形涡旋光束
        2.2.2 拉盖尔-高斯光束
        2.2.3 贝塞尔-高斯光
        2.2.4 超几何光束
    2.3 典型OAM光束的均方半径比较
    2.4 LG光束特性
        2.4.1 整数阶LG光束的分布特性
        2.4.2 分数阶LG光束的分布特性
        2.4.3 任意阶LG光束复用机理
    2.5 本章小结
第3章 大气湍流信道下OAM模传输系数研究
    3.1 引言
    3.2 大气湍流功率谱模型
    3.3 大气湍流相位屏的仿真
        3.3.1 谐波法生成大气湍流相位屏
        3.3.2 倾斜屏补偿法生成大气湍流相位屏
        3.3.3 相位结构函数
    3.4 OAM复用系统
    3.5 整数阶OAM复用系统的模传输系数研究
    3.6 任意阶OAM复用系统的模传输系数研究
    3.7 本章小结
第4章 OAM复用物理层安全研究
    4.1 引言
    4.2 OAM复用系统信道容量
    4.3 整数阶OAM复用物理层安全研究
        4.3.1 整数阶OAM复用的信道容量
        4.3.2 整数阶OAM复用的物理层安全
        4.3.3 整数阶OAM复用的正向安全通信概率
    4.4 任意阶OAM复用物理层安全研究
        4.4.1 任意阶OAM复用系统信道容量
        4.4.2 任意阶OAM复用的物理层安全
        4.4.3 任意阶OAM复用的正向安全通信概率
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢



本文编号：3880559