光通信的论文

第31卷

其中,小角度光束A发散角为 1,大角度光束B发散角为 2,L为最远传输距离,移动距离为S。不同发散角的光束在接收端探测器中相互叠加。光束发散角的不同使系统能兼顾近距离传输和远距离传输。当远距离传输时,发散角小的光束能弥补发散角大的光束功率密度不足无法辨识的缺点,使传输距离更远,此时,大角度光束(图中虚线所示)基本不起作用;当近距离传输时,发散角大的光束能弥补发散角小的光束容易由于抖动偏离接收孔的现象。这样,利用空间分集技术能有效地提高系统的稳定性。

光斑偏离接收机平面。这样,对于接收机的对准和接收将产生巨大影响,如图2所示,阴影部分为光斑面积。

2 系统最小误码率模型

激光传输中,功率的衰减主要有以下几个部分:天

L

线效率 r t、信道衰减e-!、几何衰减、瞄准误差。几何衰r

,瞄准误差可以定义为[4]e-8( / ),于L t

是,可以得到传输方程:

2/ )

Pr=Pt r te-!L e-8( =

L t2

Dr2Pt r texp-8!L(1)

L tt减可定义为[5]

2t2t

[5 6]

2

可见,发射机发散角的大小成为M FSO稳定性的关

键。大发散角有利于相对近距离的传输,而小发散角有利于相对远距离的传输。为了解决这一矛盾

,提高系统稳定性,本文提出采用空间分集技术,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。系统结构图和传播示意图如图3和图4所示。

式中:Pr与Pt分别为接收、发射功率, r与 t分别为接收、发射天线效率,!为大气衰减系数,Dr为接收光学天线孔径,L为传输距离, t为激光发射光束发散角, 为由于平台抖动等原因造成的瞄准偏差角度。

由式(1),如果设定采用单光束,发散角为 ,接收功率为:

r2

Pr=Pt r texp-8!L(2)

L

如果采用双光束,发散角分别为 1与 2,接收功率为:

Pr=Pt r t

2

2222

exp[-8!L]+exp[-8!L]L L 2211

2

(3)采用典型的强度调制直接检测(IM/DD),以直接检测系统PIN接收机为例,假定光电检测的过程是高斯随机过程。对于PIN光电二级管而言,噪声包括散粒噪声is和热噪声it,对于大多数PIN接收机,后者为主要因素,所以主要考虑热噪声。并且,设发送 0!和发送 1!的概率都为,则系统误码率为:2

+P

BER=

2

erfc+erfc

01

4

P

=

(4)

式中:D为判决阈值,I1和I0分别为接收比特1和比特0