0 引言

自由空间光（FSO）通信以激光作为通信载体，具有传输速率高、容量大、安全性好等优势，在未来一对多卫星空间组网中具有广阔的应用前景[1-2]。但将FSO应用在星地激光通信系统时，由于通信距离远、大气湍流、光强闪烁以及各种噪声（如热噪声、背景噪声、量子噪声等）等原因，接收端光信号微弱且不稳定，通信质量受到严重影响[3]。在大气湍流及指向误差对FSO通信系统性能影响的研究中，SANDALIDIS H G等人[4]采用差分相移键控（DPSK）研究了在大气湍流、错位衰落、路径损耗等衰落条件下的FSO通信系统性能，推导了传播信道衰减误比特率的闭合表达式，找到在给定信噪比（SNR）情况下实现最小误码率的最佳波束宽度。ANTONIO G Z等人[5]分析了在具有指向误差的大气湍流信道上，使用强度调制/直接检测（IM/DD）的FSO通信系统的渐近误码性能，推导出新的闭合渐近表达式。YANG F等人[6]在正态分布信道模型、Gamma-Gamma分布信道模型下，分别推导了存在光束失准时的系统误码率（BER）及中断概率近似表达式。

近年来，不少科研人员研究了各种噪声对FSO通信系统的影响。例如，DING J C等人[7]研究并比较了探测器噪声、光束漂移和闪烁对地星光通信系统中最小频移键控（MSK）误码率性能的影响，获得了BER与各参数间的关系，得出相同的情况下MSK具有更好的误码率性能的结论。XU Z X等人[8]采用了lognormal和Gamma-Gamma信道模型来描述弱到强条件下的湍流，研究了FSO通信系统在背景噪声、热噪声和量子噪声影响下的平均误码率和平均信道容量，发现热噪声对FSO通信系统具有主导影响。SILVA P E G等人[9]研究了不同衰落信道下多进制相移键控（MPSK）调制的平均符号错误率受相位噪声的影响情况。

但以上研究缺少大气湍流、指向误差以及各种噪声共同影响下FSO应用在星地激光通信系统的性能分析。针对这一问题，本文结合这3个影响因素研究星地激光通信系统的平均误码率（ABER）性能。

4 结束语

本文研究了大气湍流、指向误差以及各种噪声对星地激光通信系统误码性能的影响，采用Gamma-Gamma通信信道模型建立了大气湍流与指向误差影响下的星地激光通信系统信道组合衰减模型，并结合各种噪声的影响，推导出星地激光通信系统ABER的闭合表达式。研究发现，卫星轨道高度、波长、等效波束与指向误差位移（抖动）的归一化比值、接收孔径以及平均光强等都对星地激光通信系统的ABER有一定影响：随着卫星轨道高度增加，ABER也随之增大；为了接收到高质量星地激光通信链路的通信信号，链路天顶角在0~50°内最佳，接收孔径可在50~60 cm间选择；与其它类型的噪声相比，热噪声对总噪声的影响更明显；理论上存在一个最优的符号率使系统ABER最小。综上所述，通过调整参数可以抑制噪声或改善湍流，同时选择适当的接收孔径，星地激光通信系统的误码性能将表现更好。