大氣激光信道傳輸?shù)奶厥饨橘|(zhì)影響及其信號處理

目錄
前言
第1章 大氣激光通信 1
1.1 大氣激光通信的發(fā)展 1
1.2 大氣信道傳輸概論 3
1.2.1 降雨、霧、沙塵對大氣信道傳輸?shù)挠绊?3
1.2.2 爆炸產(chǎn)生的煙霧對大氣信道傳輸?shù)挠绊?4
1.3 大氣激光通信下OFDM的發(fā)展 5
參考文獻 7
第2章 光信號在大氣介質(zhì)中的能量衰減 9
2.1 大氣介質(zhì)對光信號傳輸?shù)挠绊?9
2.1.1 大氣分子的吸收效應(yīng) 11
2.1.2 大氣分子的散射效應(yīng) 12
2.1.3 大氣湍流效應(yīng) 13
2.1.4 大氣氣溶膠對光信號的影響 14
2.2 降雨對光信號的影響 16
2.2.1 雨滴單球粒子的Mie散射 17
2.2.2 光波在雨介質(zhì)中的衰減 17
2.2.3 雨滴尺寸分布模型 19
2.2.4 雨滴單球粒子的計算機仿真 20
2.2.5 光波在雨介質(zhì)中的衰減仿真 22
2.3 霧的物理特性及對光信號的衰減效應(yīng) 24
2.3.1 霧的分布與分類 24
2.3.2 霧的氣溶膠模型 25
2.3.3 霧滴譜分布 26
2.3.4 霧滴尺寸分布模型 27
2.3.5 光信號在霧中的衰減仿真 28
2.4 沙塵暴對光信號的衰減效應(yīng) 30
2.4.1 沙塵氣溶膠模型與衰減特性 31
2.4.2 沙塵氣溶膠粒子的復(fù)折射率 32
2.4.3 沙塵氣溶膠的衰減特性 33
2.5 本章小結(jié) 36
參考文獻 36
第3章 爆炸產(chǎn)生的煙霧對激光傳輸影響研究 38
3.1 煙霧對激光衰減的計算 38
3.1.1 van de Hulst近似方法 39
3.1.2 爆炸煙霧中激光衰減計算需要確定的參數(shù) 40
3.1.3 爆炸煙霧粒子分布選取 40
3.1.4 梯度傳輸理論 41
3.2 爆炸煙霧粒子的擴散模式 45
3.2.1 連續(xù)點源高斯擴散模式 46
3.2.2 煙團擴散模式 48
3.2.3 美國AD報告推薦的煙幕擴散模式 49
3.2.4 爆炸煙霧擴散模式的假設(shè) 50
3.2.5 仿真計算 51
3.3 爆炸對激光傳輸中湍流強度的影響公式推導(dǎo) 55
3.3.1 爆炸產(chǎn)物模型分析 55
3.3.2 爆炸產(chǎn)生大氣壓強的計算 56
3.3.3 爆炸超壓峰值的對比 58
3.3.4 爆炸產(chǎn)生湍流的計算 60
3.3.5 仿真結(jié)果與分析 61
3.4 本章小結(jié) 63
參考文獻 63
第4章 大氣激光通信下OFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及影響因素 65
4.1 大氣激光通信下OFDM的數(shù)學(xué)描述 65
4.1.1 基本原理 65
4.1.2 保護間隔和循環(huán)前綴 68
4.1.3 大氣激光通信下OFDM相干系統(tǒng)模型 70
4.2 大氣激光通信下OFDM系統(tǒng)信道估計 73
4.2.1 信道估計算法 74
4.2.2 插值算法 77
4.2.3 基于導(dǎo)頻的大氣激光通信下OFDM信道估計 78
4.2.4 基于訓(xùn)練序列的大氣激光通信下OFDM信道估計 81
4.3 信道編碼下的大氣激光通信OFDM信道估計 85
4.3.1 RS碼下的信道估計 86
4.3.2 Turbo碼下的信道估計 88
4.3.3 LDPC碼下的信道估計 90
4.3.4 仿真比較分析 92
4.4 本章小結(jié) 93
參考文獻 93
第5章 大氣激光通信下的相位均衡技術(shù) 95
5.1 相位均衡技術(shù)概述 95
5.1.1 BPSK調(diào)制技術(shù) 95
5.1.2 QPSK調(diào)制技術(shù) 96
5.1.3 QAM調(diào)制技術(shù) 97
5.1.4 自適應(yīng)濾波器原理 97
5.1.5 自適應(yīng)濾波器應(yīng)用 98
5.1.6 大氣激光通信下的均衡系統(tǒng)模型 101
5.1.7 格形結(jié)構(gòu)自適應(yīng)濾波器 101
5.2 小均方誤差算法 102
5.2.1 LMS算法原理 102
5.2.2 RLS小均方誤差算法 103
5.2.3 算法的性能分析 104
5.2.4 仿真結(jié)果與分析 105
5.3 恒模盲均衡算法 106
5.3.1 恒模盲均衡算法原理 106
5.3.2 盲均衡技術(shù)的應(yīng)用 107
5.3.3 Godard算法 108
5.3.4 Bussgang類算法 108
5.3.5 CMA算法 109
5.3.6 CMA算法的改進 110
5.3.7 仿真結(jié)果與分析 112
5.4 本章小結(jié) 113
參考文獻 114
第6章 適于高速傳輸?shù)拇髿饧す馔ㄐ?115
6.1 基于MIMO系統(tǒng)的大氣激光通信 115
6.1.1 MIMO系統(tǒng)簡介 115
6.1.2 系統(tǒng)模型的建立 116
6.1.3 自適應(yīng)波束形成技術(shù) 117
6.1.4 恒模算法的改進應(yīng)用 118
6.1.5 仿真結(jié)果及分析 119
6.2 適于信息高速傳輸?shù)木饧夹g(shù) 120
6.2.1 64-QAM調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用 120
6.2.2 均衡系統(tǒng)模型 120
6.2.3 步長因子的選擇對恒模算法中的影響 121
6.2.4 眼圖及蒙特卡羅曲線 122
6.2.5 仿真結(jié)果及分析 123
6.3 本章小結(jié) 126
參考文獻 126
第7章 大氣湍流信道不同調(diào)制方式直接檢測性能 127
7.1 直接檢測接收機模型 127
7.1.1 直接檢測的基本原理 127
7.1.2 光電檢測器統(tǒng)計特性 128
7.1.3 光電檢測器噪聲模型 129
7.2 開關(guān)鍵控直接檢測性能 131
7.2.1 接收機信噪比和靈敏度 131
7.2.2 對數(shù)正態(tài)分布信道接收機性能 133
7.2.3 Gamma-Gamma信道接收機性能 135
7.3 脈沖位置調(diào)制直接檢測 137
7.3.1 單脈沖位置調(diào)制 137
7.3.2 差分脈沖位置調(diào)制 140
7.4 數(shù)字脈沖間隔調(diào)制直接檢測 140
7.5 副載波強度調(diào)制系統(tǒng)載噪比 142
7.5.1 ASK副載波強度調(diào)制 142
7.5.2 MPSK副載波強度調(diào)制 144
7.5.3 OFDM副載波強度調(diào)制 144
7.6 本章小結(jié) 147
參考文獻 147
第8章 大氣湍流信道相干檢測系統(tǒng)性能 149
8.1 相干光檢測技術(shù) 149
8.1.1 相干光檢測系統(tǒng)組成 149
8.1.2 相干光檢測基本原理 149
8.1.3 相干光檢測優(yōu)點及關(guān)鍵技術(shù) 150
8.2 相干光檢測靈敏度及影響因素 151
8.2.1 相干光接收機檢測靈敏度 151
8.2.2 Gamma-Gamma信道相干光檢測性能 155
8.3 相干光檢測載波恢復(fù)技術(shù) 156
8.3.1 MPSK載波頻偏估計和相位估計算法 156
8.3.2 副載波強度調(diào)制載波恢復(fù) 158
8.3.3 OFDM載波頻偏估計算法 162
8.4 偏振復(fù)用/偏振分集接收相干檢測 166
8.4.1 相干檢測偏振分集接收 166
8.4.2 偏振復(fù)用/相干接收 167
8.5 本章小結(jié) 167
參考文獻 168
第9章 紫外光通信 169
9.1 紫外光通信簡介 169
9.1.1 紫外光通信原理 169
9.1.2 紫外光通信特點 170
9.2 紫外光通信的應(yīng)用 171
9.3 紫外光通信國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 173
9.3.1 國外研究狀況 173
9.3.2 國內(nèi)研究狀況 174
9.4 紫外光通信系統(tǒng)理論分析 175
9.4.1 大氣組成及紫外光光譜特性 175
9.4.2 紫外光通信信道特性分析 176
9.4.3 紫外光通信兩種大氣傳輸模型 179
9.4.4 非直視紫外光通信系統(tǒng)的兩種模型 182
9.5 晴朗天氣下紫外光通信系統(tǒng)性能分析 186
9.5.1 路徑損耗分析 187
9.5.2 脈沖響應(yīng)分析 188
9.5.3 系統(tǒng)3dB帶寬 190
9.5.4 信道容量仿真預(yù)測 192
9.6 紫外光源和光的接收設(shè)備 194
9.6.1 紫外光源 194
9.6.2 光電探測器 197
9.6.3 濾光片 199
9.6.4 無線紫外光通信可行性實驗分析 200
9.7 本章小結(jié) 202
參考文獻 203