引用本文:
李松朗,毛忠阳,刘传辉,等:蓝绿激光通信空地下行链路性能分析[J]. 光通信技术,2019,43(11):33-36.
李松朗1,毛忠阳1*,刘传辉1,刘 敏1,黄睿鑫2
(1. 海军航空大学,山东 烟台 264001;2. 91910部队通信保障室,辽宁 大连 116000)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为了给蓝绿激光通信系统提供设计依据,采用中纬度地区标准大气衰减模型,结合大气衰减、几何衰减与大气湍流,分析了天气现象、湍流强度、发散角与接收孔径对链路余量、信噪比和误码率的影响。分析结果表明:在外界环境确定时,链路余量和发散角与接收孔径都有关,信噪比和误码率只与接收孔径有明显关系。同时,晴天、发散角越小和接收孔径越大,链路余量越大;湍流强度越弱,接收孔径越大,信噪比越大,误码率越小。
关键词:无线光通信;大气信道;链路余量;误码率;蓝绿激光通信
中图分类号:TN929.12 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)11-0033-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.11.009
0 引言
蓝绿激光在水下损耗小,是实现空中和水下目标通信的有效手段[1],主要应用于机载或星载与水下航行器之间的通信,通信速率可达到千比特率级;其信道比自由空间光通信信道更为复杂。
在现有无线光通信大气信道的分析中,水平链路和斜程链路的分析较为丰富,有详细的光路衰减和误码率模型[2,3],但由于不涉及水下通信,所以主要是红外和紫外波段,而对蓝绿激光大气信道的分析主要是蒙特卡洛仿真法。甄洁等人分析了激光通过云层后的脉冲展宽[4]。詹恩奇等人分析了光在大气信道中传输多径效应[5]。魏安海和曹瑞卿分析了光脉冲展宽及到达角分布[6,7]。何谷强仿真了不同云与气溶胶对光的散射[8]。杨虹仿真了激光在云层中的多次散射[9]。胡秀寒等人分析了云的高度和厚度对激光下行传输的影响[10]。但这些研究主要集中在光学特性的研究,并未计算激光经过大气信道后的通信性能以及收发端的参数对通信性能的影响。因此,本文在已有光学特性研究的基础上,研究蓝绿激光经过大气信道后的链路余量、信噪比与误码率,并分析在不同天气现象、不同湍流强度时的发散角与接收孔径对通信性能的影响。
5 结束语
本文针对蓝绿激光通信的收发端参数设计需求,分析了垂直链路的大气衰减与几何衰减,并仿真了不同天气时中湍流和弱湍流下发散角和接收孔径对链路余量、信噪比和误码率的影响。仿真结果表明:链路余量与湍流强弱无明显关系,与天气阴晴、发散角的大小和接收孔径大小有关,晴天、发散角越小和接收孔径越大,链路余量越大。信噪比及误码率与天气和发散角无明显关系,主要与湍流强度和接收孔径有关,湍流强度越弱,接收孔径越大,信噪比越大,误码率越小。增大接收孔径可以平滑湍流效应,且湍流强度越大效果越明显。接收孔径对链路余量、信噪比和误码率均有影响,因此当通信质量不佳时,可首先考虑增大接收孔径。
由于搭载蓝绿激光发射器的飞机可以降低飞行高度在云下飞行,故本文只分析了最普遍的无云场景。但由于实际天气复杂,有时不可避免地要经过云雾、雨滴等衰减,因此需要进一步分析它们对通信的影响。