留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Gamma-Gamma大气湍流中部分相干光通信系统性能研究

吴君鹏 刘泉 于林韬

吴君鹏, 刘泉, 于林韬. Gamma-Gamma大气湍流中部分相干光通信系统性能研究[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(3): 322004-0322004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0322004
引用本文: 吴君鹏, 刘泉, 于林韬. Gamma-Gamma大气湍流中部分相干光通信系统性能研究[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(3): 322004-0322004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0322004
Wu Junpeng, Liu Quan, Yu Lintao. Performance analysis of partially coherent optical communication system in Gamma-Gamma atmospheric turbulence[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(3): 322004-0322004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0322004
Citation: Wu Junpeng, Liu Quan, Yu Lintao. Performance analysis of partially coherent optical communication system in Gamma-Gamma atmospheric turbulence[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(3): 322004-0322004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0322004

Gamma-Gamma大气湍流中部分相干光通信系统性能研究

doi: 10.3788/IRLA201746.0322004
基金项目: 

国家自然科学基金项目面上项目(41076060);吉林省自然科学基金(20130101056JC)

详细信息
    作者简介:

    吴君鹏(1980-),男,讲师,博士,主要从事无线光通信及信号处理方面的研究。Email:wujpeng2010@126.com

    通讯作者: 刘泉(1981-),女,副教授,博士,主要从事光通信与光电检测技术方面的研究。Email:liuquancust@126.com
  • 中图分类号: TN929.12

Performance analysis of partially coherent optical communication system in Gamma-Gamma atmospheric turbulence

  • 摘要: 部分相干光在湍流大气中传输时,可以有效抑制湍流所引起的光强闪烁效应,从而改善通信链路性能。针对Gamma-Gamma大气湍流信道模型和部分相干光的光束特性,得到了采用OOK调制方式下部分相干光通信系统的平均误码率、中断概率和平均信道容量三个性能指标的解析表达式;在此基础上,分析了光束的空间相干长度和通信距离对通信链路的性能影响。计算结果表明,在相同的大气湍流条件和传输距离下,随着部分相干光的空间相干长度的减小,系统的误码率和中断概率逐步降低,在平均信噪比为30 dB时,系统的误码率可以达到10-5,中断概率低于10-6;另外,系统的平均信道容量会随着光束相干长度的减小而增加,在信噪比等于12 dB时,平均信道容量达到3.8 b/sHz-1。分析结果为部分相干光在湍流大气中实现可靠通信提供了理论依据。
  • [1] Jian W. Propagation of a Gaussian-Schell beam through turbulent media[J]. Journal of Modern Optics, 1990, 37(4):671-684.
    [2] Andrews L C, Philips R L. Laser Beam Propagation Through Random Media[M]. Bellingham:SPIE Press, 2005.
    [3] Dogariu A, Amarande S. Propagation of partially coherent beams:turbulence-induced degradation[J]. Optics Letters, 2003, 28(1):10-12.
    [4] Yu Shijie, Long Minhui, Lu Fang, et al. Experiment of partially coherent and coherent light propagating through a turbulence emulator[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2015, 27(1):32-36. (in Chinese)于诗杰, 龙敏慧, 卢芳, 等. 部分相干光与相干光在湍流中的传输特性实验研究[J]. 强激光与粒子束, 2015, 27(1):32-36.
    [5] Ricklin J C, Davidson F M. Atmospheric optical communication with a Gaussian Schell beam[J]. Journal of the Optical Society of America A, 2003, 20(5):856-866.
    [6] Korotkova O, Andrews L C, Phillips R L. Model for a partially coherent Gaussian beam in atmospheric turbulence with application in Lasercom[J]. Optical Engineering, 2004, 43(2):330-341.
    [7] Wang Liguo, Wang Zhensen, Wang Mingjun, et al. Model with three parameters for the second-order moment of a partially coherent beam in atmospheric turbulence and its application[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(1):317-320. (in Chinese)王利国, 吴振森, 王明军, 等. 湍流大气中部分相干光二阶统计特性的三参数模型及其应用[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(1):317-320.
    [8] Wang Hui, Yang Jun, Zhang Xi. Influence of atmospheric turbulence on the rayleigh range of gaussian beams[J]. Laser Infrared, 2015, 45(11):1355-1359. (in Chinese)王慧, 杨军, 章曦. 大气湍流对高斯光束瑞利区间的影响[J]. 激光与红外, 2015, 45(11):1355-1359.
    [9] Lee I E, Ghassemlooy Z, Ng W P, et al. Effects of aperture averaging and beam width on a partially coherent Gaussian beam over free-space optical links with turbulence and pointing errors[J]. Applied Optics, 2016, 55(1):1-9.
    [10] Ke Xizheng, Zhang Yu. Scintillation of partially coherent beam in atmospheric turbulence[J]. Acta Optica Sinica, 2015, 35(1):56-62. (in Chinese)柯熙政, 张宇. 部分相干光在大气湍流中的光强闪烁效应[J]. 光学学报, 2015, 35(1):56-62.
    [11] Zhang Lei, Chen Ziyang, Xiong Mengsu, et al. Scintillation index of partially coherent beam propagating through atmospheric turbulence[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2014, 26(9):77-81. (in Chinese)张磊, 陈子阳, 熊梦苏, 等. 部分相干光在大气湍流中传输的闪烁指数[J]. 强激光与粒子束, 2014, 26(9):77-81.
    [12] Ke Xizheng, Wang Wanting. Expansion and angular spread of partially coherent beam propagating in atmospheric turbulence[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(9):2726-2733. (in Chinese)柯熙政, 王婉婷. 部分相干光在大气湍流中的光束扩展及角扩展[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(9):2726-2733.
    [13] Majumdar A K. Free-space laser communication performance in the atmospheric channel[J]. Journal of Optical and Fiber Communications Reports, 2005, 2(4):345-396.
    [14] Nistazakis H E, Tsiftsis T A, Tombras G S. Performance analysis of free-space optical communication systems over atmospheric turbulence channels[J]. IET Communications, 2009, 3(8):1402-1409.
    [15] Andrews L C. Special Functions of Mathematics for Engineers Bellingham[M]. Bellingham:SPIE Press, 1998.
    [16] Han L Q, Wang Qi, Shida Katsunori. Perfomance of free space optical communication over atmospheric turbulence[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(7):1318-1322. (in Chinese)韩立强, 王祁, 信太克归. Gamma-Gamma大气湍流下自由空间光通信的性能[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(7):1318-1322.
    [17] Li J, Uysal M. Optical wireless communications:system model, capacity and coding[C]//IEEE Vehicular Technology Conference, 2003, 1:168-172.
  • [1] 傅万旺, 郭优, 张越行, 陈纪笋, 姜义君, 李密.  大气信道下窄线宽激光器对相干通信系统性能影响研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220219-1-20220219-10. doi: 10.3788/IRLA20220219
    [2] 杨祎, 刘妍, 王艺龙, 张建磊, 杨方明.  水下复合信道对GMSK无线光通信系统性能的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210622-1-20210622-11. doi: 10.3788/IRLA20210622
    [3] 贺锋涛, 李佳琪, 张建磊, 杨祎, 王清杰, 王妮.  海洋湍流下波长分集无线光通信系统性能分析 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210131-1-20210131-10. doi: 10.3788/IRLA20210131
    [4] 傅玉青, 段琦, 周林.  Gamma Gamma强海洋湍流和瞄准误差下水下无线光通信系统的性能研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0203013-0203013. doi: 10.3788/IRLA202049.0203013
    [5] 柯熙政, 宁川, 王姣.  大气湍流下轨道角动量复用态串扰分析 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1122002-1122002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1122002
    [6] 王怡, 王运敏, 马晶.  到达角起伏对上行星地激光通信系统性能的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 122001-0122001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0122001
    [7] 朱彤, 赵黎, 刘智港, 张峰.  兼顾照明的可见光MIMO通信系统模型 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 822001-0822001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0822001
    [8] 李瑶, 苏桐, 石峰, 盛立志, 强鹏飞, 赵宝升.  空间X射线通信系统误码率分析 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 622001-0622001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0622001
    [9] 陈颖聪, 文尚胜, 关伟鹏, 邓智聪, 向昌明.  室内可见光异步定位系统光学边界研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1222001-1222001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1222001
    [10] 陈牧, 柯熙政.  QPSK调制光通信中混合噪声的功率谱性能与误码率 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1022005-1022005(6). doi: 10.3788/IRLA201789.1022005
    [11] 丁西峰, 马赛, 赵尚弘, 王翔, 郑永兴, 温泉, 林涛.  HAP-GEO-HAP全光中继放大链路模型及其误码性能 . 红外与激光工程, 2017, 46(6): 622003-0622003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0622003
    [12] 王姣, 柯熙政.  部分相干光束在大气湍流中传输的散斑特性 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 722003-0722003(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0722003
    [13] 李菲, 路后兵.  弱湍流条件下大气光通信的阈值优化方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1211004-1211004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1211004
    [14] 陈牧, 柯熙政.  大气湍流对激光通信系统性能的影响研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 822009-0822009(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0822009
    [15] 王怡, 李源, 马晶, 谭立英.  自由空间光通信中相干圆偏振调制系统性能研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 822004-0822004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0822004
    [16] 王怡, 王德丽, 杜凡, 马晶, 谭立英.  大气Gamma-Gamma湍流信道中采用圆偏振位移键控的信道容量分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3084-3091.
    [17] 王利国, 吴振森, 王明军, 王万君, 张耿.  湍流大气中部分相干光二阶统计特性的三参数模型及其应用 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 317-320.
    [18] 王怡, 章奥, 马晶, 谭立英.  自由空间光通信系统中弱大气湍流引起的相位波动和强度闪烁对DPSK调制系统的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 758-763.
    [19] 柯熙政, 王婉婷.  部分相干光在大气湍流中的光束扩展及角扩展 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2726-2733.
    [20] 刘丹, 刘艳, 刘智, 王璞瑶, 周昕.  基于圆偏振移位键控的大气激光通信性能分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 3111-3115.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  455
  • HTML全文浏览量:  63
  • PDF下载量:  132
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-10
  • 修回日期:  2016-08-20
  • 刊出日期:  2017-03-25

Gamma-Gamma大气湍流中部分相干光通信系统性能研究

doi: 10.3788/IRLA201746.0322004
    作者简介:

    吴君鹏(1980-),男,讲师,博士,主要从事无线光通信及信号处理方面的研究。Email:wujpeng2010@126.com

    通讯作者: 刘泉(1981-),女,副教授,博士,主要从事光通信与光电检测技术方面的研究。Email:liuquancust@126.com
基金项目:

国家自然科学基金项目面上项目(41076060);吉林省自然科学基金(20130101056JC)

  • 中图分类号: TN929.12

摘要: 部分相干光在湍流大气中传输时,可以有效抑制湍流所引起的光强闪烁效应,从而改善通信链路性能。针对Gamma-Gamma大气湍流信道模型和部分相干光的光束特性,得到了采用OOK调制方式下部分相干光通信系统的平均误码率、中断概率和平均信道容量三个性能指标的解析表达式;在此基础上,分析了光束的空间相干长度和通信距离对通信链路的性能影响。计算结果表明,在相同的大气湍流条件和传输距离下,随着部分相干光的空间相干长度的减小,系统的误码率和中断概率逐步降低,在平均信噪比为30 dB时,系统的误码率可以达到10-5,中断概率低于10-6;另外,系统的平均信道容量会随着光束相干长度的减小而增加,在信噪比等于12 dB时,平均信道容量达到3.8 b/sHz-1。分析结果为部分相干光在湍流大气中实现可靠通信提供了理论依据。

English Abstract

参考文献 (17)

目录

    /

    返回文章
    返回