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《华中科技大学》 2007年
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空间激光通信中的信道建模研究

柯善勇  
【摘要】: 空间光通信作为一种非常好的无线通信手段,自激光出现以来,众多学者对它做了理论上和实验上的研究。与微波通信相比,空间光通信具有很多优点:通信容量可以显著增大;发射光束窄,方向性好,功率密度显著增加;天线尺寸小,系统质量相对小;抗电磁干扰,保密性强等等。传输同样速率与信息的装备,光通信的性价比最高,很适合卫星与卫星、卫星与航天飞机等空间站之间高数码率信息的传输。基于空间激光通信良好的应用前景,各个国家都非常重视对空间激光通信的研究工作。 论文首先讨论了空间激光通信的优势、主要应用场合及研究空间激光通信的意义,然后介绍了各国在空间激光通信研究中的成果,并就空间激光通信的应用前景及发展趋势进行了概括性的论述。随后讨论了空间激光通信系统的主要结构和组成部件,阐述了空间激光通信的工作过程,并对各部分主要器件的结构和功能做了较详细的分析,同时对系统设计所应注意的关键技术和要点进行了讨论。然后分析了大气衰减及大气湍流效应,多普勒效应和噪声的影响,并在此基础上结合通信理论设计信道的理论模型。 本文建立了空间激光通信系统的信道模型,该模型由光脉冲的传输模型、背景噪声模型和信道统计模型三部分构成。光脉冲传输模型研究了信号光脉冲的角度扩散和路径透过率,给出了信号光脉冲的平均接收光功率的计算公式。背景噪声模型研究了星光、天光等光源的传输,给出了背景噪声的平均接收光功率的计算公式。信道的统计概率模型描述了接收光场的统计概率分布规律。仿真部分根据信道的理论模型,详细说明了信道模块仿真设计的有关细节,接着设计了软件的流程图,最后给出了仿真波形及结果分析。
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