光通信的论文

信息技术

电 子 测 量 技 术

第31卷第8期一种无线光通信中空间分集技术

王世杰 李迎春

(上海大学通信与信息工程学院 上海 200072)

摘 要:针对移动无线光通信中,由于平台抖动、大气湍流等原因造成瞄准偏差,从而影响系统误码率的问题,本文提出一种采用双光束发射双发散角的空间分集技术。在系统的发射端中使用光分路器,将一束光分成两束发散角大小不同的光进行传输。经过计算表明,该方案能有效地降低系统的误码率,改善信噪比和提高稳定性。这种设计方案可以成为移动无线光通信传输系统中切实可行的方案。同时表明,双光束系统两束光发散角的最优选择与偏差角度和传输距离密切有关。

关键词:无线光通信;空间分集技术;误码率中图分类号:TP8 文献标识码:A

Diversitytechnologyinwirelessopticalcommunications

WangShijie LiYingchun

(SchoolofCommunicationandInformationEngineering,ShanghaiUniversit,Shanghai200072)

Abstract:Thedual usedivergenceangle,dual beamemissionmethodofspacediversitytechnologyisutilizedintheMobile FreeSpaceOptical(M FSO)communicationtoovercometheinfluenceofturbulenceonBERduetotheaimdeviationthatiscausedbymanyreasonssuchasplatformshakeoratmosphericturbulence.Inthetransmitterofthesystem,anopticalsplitterisutilizedtodivideabeamoflightintotwodifferentsizebeamdivergenceangleoflightandtransmit.ThecalculationshowsthattheprojectcaneffectivelyreduceBER,improveSNRandstrengthenthestability.ThemethodcanbeutilizedinaM FSOsysteminthepracticaldesign.Atthesametime,theoptimalselectionoftwolightbeamdivergenceanglesarecloselyrelatedwiththeaimdeviationangleandthedistanceinthedual beamsystem.Keywords:wirelessopticalcommunication;spacediversitytechnology;BER

0 引 言

移动无线光通信(M FSO)是一种结合光通信和移动通信的无线传输技术,它是以激光为载体,以大气为媒介,传输图像、语音等数字信号。它既具备了传统移动通信安装灵活、组网方便、可移动的特性,同时也拥有光通信频带宽、传输速率高的特点[1]。由M FSO构成的系统能实现语音、视频、以太网数据等实时传输,因而受到广泛研究和

[2]

关注。然而,影响M FSO信道的因素很多,其中有自然因素,包括大气中微粒引起的雨、霾、雾的影响,大气湍流引起的大气闪烁等,同时也有人为因素,包括移动轨道抖动或偏移,空中障碍物等。这些都对M FSO的链路稳定性提出很大的挑战。

本文提出了一种用光分路器形成的二发一收的空间分集技术的方法来实现M FSO传输的方案。通过调整由光分路器分出的两束发射光的发散角,可改善系统性能,降低误码率,提高M FSO系统链路的稳定性。

1 系统模型及工作原理

同其他激光信号一样,M FSO在大气中发出的激光信号存在散射的现象。虽然激光发射器的发散角一般控制在几十个微弧度之内,但是经过长距离的传输,会在接收机平面形成一个较大的光斑[3]。接收机的探测器口径有限,往往通过接收光斑信号中的一部分能量,得到发射器所发出的信号。理想情况下,光斑应略大于接收探测器的口径,这样既保证传输信号被正确接收,又使接收到信号的功率能够被辨识。

移动系统的光传播示意图如图1所示。其中, 是光束发射角,L为传输距离。

光斑面积As=

4

2

,从公式中可以看出,假设接

收平面固定,当发射机平稳移动时,如果L变大,光斑面积将增大,接收机的光功率密度将减小[4]。如果L变小,光斑面积将减小,接收机的光功率密度将增大。但必须注意的是,当光斑面积过小,小于接收孔径时,轻微的震动就会使