【正文】 間截至頻率，在強(qiáng)湍流區(qū)散射 ls = √L k? (?I2)3 5? ， L 為傳輸路程， k 為光波波數(shù)， 則可以得出 ?I2 = 。 實(shí)驗(yàn)表明，在 Cn2 大于 10。2)，該值與入射到地面的陽光、風(fēng)速和地面自身的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)光束直徑比湍流尺寸小的多時(shí)，湍流的主要作用是使光束作為一體而隨機(jī)偏折，在遠(yuǎn)處的接收平面上光束中心的投影點(diǎn) (光斑位置 )則以某個(gè)位置為中心而隨機(jī)跳動(dòng)，此現(xiàn)象即為光束漂移。 (3) 散射和吸收的共同影響 激光大氣信號(hào)在隨機(jī)大氣信道中傳輸時(shí)，大氣吸收使光能量隨距離的增長而減小；大氣散射表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是減小在傳播方向上的光能量，二是改變光斑的強(qiáng)度分布，使光斑內(nèi)部有明暗之分。這是因?yàn)闅怏w分子間距大于分子直徑十倍以上時(shí)，大氣中氣溶膠微?；蚴菓腋∥⒘５拈g距也遠(yuǎn)大于微粒直徑，滿足單粒子散射的條件。νD)2 γD2? () 上式中 γD為多普勒譜線半寬度。圖 211 是地球表面大氣對(duì)太陽輻射的吸收情況，由圖可見最重要的大氣窗口有可見光波段、 3~5 μ m 波段和 8~13 μ m 波段，這些波段對(duì)于空間光通信技術(shù)非常有用 [27]。 17 圖 29 強(qiáng)湍流條件下三種概率密度曲線 從圖 29 可以得出，在強(qiáng)湍流條件下，雙 Gamma 分布與 K 分布曲線比較一致，但是正態(tài)分布曲線卻存在嚴(yán)重偏差，從該圖可以得出，對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型不適合于強(qiáng)湍流條件。 本節(jié)介紹了幾種常用的大氣信道模型。β[2(αβI)1 2? ], I 0 () 上式即為 GammaGamma 分布，又稱為雙 Gamma 分布， m 分布。在弱湍流區(qū)閃爍指數(shù)正比于 Rytov 方差 ?12 = 6? L11 6? () 其中 k = 2π/λ為光波數(shù) (√a2 +b2 2? )， λ為波長， L 為發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播距離。該模型仍然只在強(qiáng)湍流條件下有效。1(2√αI), I 0 , ?? 0 () 其中 KP(x)為修正的第二類貝塞爾函數(shù)。在這種情況下，光波的輻射場(chǎng)可以被近似為 0 均值的高斯分布，因此光強(qiáng)分布近似于負(fù)指數(shù)分布。令 A 為波的振幅，并假定 ua為實(shí)數(shù)，則有 Α = |E| = (ua2 +2uaur +ur2 +ui2)1 2? () ?I? = ?A2? = ua2 +?2 () ?2 = ?ur2?+ ?ui2? = 2?ur2? () 若 ur = ui = 0，則強(qiáng)光閃爍的概率分布即為對(duì)數(shù)正態(tài)分布。大氣中氣體分子、水霧、雪、氣溶膠等粒子，幾何尺寸與激光波長相近甚至更小，這就會(huì)引起光的吸收和散射，特別在強(qiáng)湍流情況下，光信號(hào)將受到嚴(yán)重干擾。此外，光接收模塊與光發(fā)射模塊一起協(xié)調(diào)工作，共同完成通信任務(wù)。用于光通信的光電探測(cè)器主要有兩種，一種是 PIN 光電二極管（ PINP），另一種是雪崩光電二極管（ APD）。 （ 1） 多光束傳輸 在點(diǎn)到點(diǎn)的光纖通信中，由于光在光纖中傳輸，不會(huì)受到大氣、落葉、雨、雪、霧等環(huán)境的影響，但是在自由空間通信中，則會(huì)受到這些條件的影響。無線光端機(jī)要實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳送，傳送速度從 155Mbps 到 ，甚至更高，顯然只有 PECL 電平和 ECL 電平才能滿足要求。把被信息信號(hào)調(diào)制了的電信號(hào)直接加到光源上（或電源）上，使光源發(fā)出隨信息信號(hào)變化的光信號(hào)稱為內(nèi)調(diào)制。 1550 納米的紅外光波大部分都被角膜吸收，照射不到視網(wǎng)膜，因此，相關(guān)安全規(guī)定允許 1550 納米波長設(shè)備的功率可以比 850 納米波長設(shè)備高兩個(gè)等級(jí)。光信號(hào)經(jīng)大氣信道傳輸，到達(dá)接收端，光學(xué)接收天線對(duì)接收到的光信號(hào)進(jìn)行聚焦，再送到光檢測(cè)器，經(jīng)放大恢復(fù)后成原來的電信號(hào)，送到電接收機(jī)解調(diào)成原信息 [19]。 第 2 章在分析了無線光通信構(gòu)成和大氣信道特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，闡述了大氣信道對(duì)無線光通信的影響。 桂林三十四所 [15]的產(chǎn)品的主要性能參數(shù)有以下一些，傳輸速率： 8Mb/s，34Mb/s， 155Mb/s；工作波長： 850 納米；通信距離： l4Km；光發(fā)射功率：小于 40mW。美國 LightPointe 公司目標(biāo)是在 1 公里及以下的距離提供 OC48 的傳輸速率 [12]。在 80 年代初，歐洲、美國、以色列及日本的軍事機(jī)構(gòu)和宇航機(jī)構(gòu)都成功地使用了大氣激光傳輸，但由于可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及市場(chǎng)方面的原因未能商用化?？梢哉J(rèn)為 ,人類早期的長途通信手段 —— 烽火臺(tái)報(bào)警通信就是一種無線光通信。MRV 公司利用大功率連續(xù)單縱模 激光器與高靈敏度 Si 光電二極管相結(jié)合的方法來克服大氣信道帶來的衰減，減小誤碼率。與光纖接入相比，利用無線光通信技術(shù)可以大幅減少“最后一公里”接入的費(fèi)用。據(jù)測(cè)試，無線光通信受天氣 影響的衰減經(jīng)驗(yàn)值分別為：晴天， 515dB/km、雨， 2050dB/km、雪， 50150dB/km、霧， 50300dB/km。 、星形、和網(wǎng)格形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。光的無線系統(tǒng)通常使用 850nm 或 1550nm 工作波長。 OnOff Keying（ OOK） 目錄 第一章 緒論 ........................................................................................................................................1 無線光通信簡(jiǎn)介 ...................................................................................................................1 無線激光通信研究方向 .......................................................................................................3 無線激光通信國內(nèi)外發(fā)展情況 ...........................................................................................3 第二章 無線光通信系統(tǒng)大氣信道特性理論分析 ............................................................................6 無線光通信系統(tǒng)的構(gòu)成 .......................................................................................................6 光發(fā)射模塊 ................................................................................................................6 光天線 ........................................................................................................................8 光接收模塊 ................................................................................................................8 大氣信道模型 .......................................................................................................................9 光在大氣信道中傳播 .........................................................................................................17 大氣衰減效應(yīng) ..........................................................................................................17 大氣湍流效應(yīng) ..........................................................................................................20 第三章 信道估計(jì) ..............................................................................................................................23 估計(jì)理論基礎(chǔ) .....................................................................................................................24 信道估計(jì)原理 .....................................................................................................................26 基于 OOK 調(diào)制的 FSO 信道估計(jì)算法 .............................................................................26 第四章 基于 OOK 調(diào)制的 FSO 信道盲估計(jì)算法仿真 ..................................................................29 仿真環(huán)境介紹 .....................................................................................................................29 信道估計(jì)算法仿真及分析 .................................................................................................30 第五章 總結(jié) ......................................................................................................................................32 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................33 致謝 ....................................................................................................................................................36 附錄一 仿真程序 ..............................................................................................................................37 附錄二 英文翻譯 ..............................................................................................................................41 1 第一章 緒論 無線 光通信簡(jiǎn)介 無線光通信 (Wireless Optical Communication)又稱為自由空間光通信（ FreeSpace Optics，簡(jiǎn)稱 FSO），是光纖通信和無線通信結(jié)合的產(chǎn)物，它以激光為載體，在大氣中傳送激光信號(hào)來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)間語音、數(shù)據(jù)、圖像信息的雙向通信的技術(shù) [1]。然后針對(duì)大氣信道的特點(diǎn)和信道估計(jì)理論知識(shí)提出了基于 OOK 調(diào)制下的 FSO 半盲信道估計(jì)算法。在信噪比相同的情況下，觀察窗長度越大，誤碼率越小。 無線光通信系統(tǒng)所用的基本技術(shù)是光電轉(zhuǎn)換。無線光通信集光纖通信和微波通信的優(yōu)點(diǎn)于一身：它的容量與光纖相近，但價(jià)格卻低得多；它