[發(fā)明專利]一種高精確度無(wú)線光通信鏈路的實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011546781.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN112583480B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明;徐海勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 微感科技（南通）有限公司
• 主分類號(hào): H04B10/079
• 分類號(hào): H04B10/079
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 朱紅星

本發(fā)明公開了一種高精確度無(wú)線光通信鏈路的實(shí)現(xiàn)方法，其中，該方法包括：采用蒙特卡洛方法生成大氣湍流相位屏；基于相位屏計(jì)算屏內(nèi)任意兩個(gè)取樣點(diǎn)的空間歐氏距離以及這兩點(diǎn)處的相位差平方，對(duì)空間距離和相位差平方數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)進(jìn)行曲線擬合；將擬合曲線與大氣光鏈路的相位結(jié)構(gòu)函數(shù)理論公式進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，從而獲取高精確度的無(wú)線光通信鏈路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信領(lǐng)域，特別涉及一種高精確度無(wú)線光通信鏈路的實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)無(wú)線通信相比，無(wú)線光通信擁有大量?jī)?yōu)勢(shì)：更大的天線增益，從而擁有更小的終端尺寸、重量和能耗；頻譜不受管制，無(wú)需授權(quán)；激光束在大氣信道中發(fā)散角極小，具有極佳的抗干擾和反竊聽能力；無(wú)線光通信還可實(shí)現(xiàn)無(wú)條件安全的量子密鑰分發(fā)。然而，大氣信道的隨機(jī)擾動(dòng)對(duì)無(wú)線光通信構(gòu)成了極大的挑戰(zhàn)。由于溫差、濕度梯度、風(fēng)等的影響，在大氣信道中形成湍流效應(yīng)。大氣湍流導(dǎo)致大氣折射率發(fā)生微擾，當(dāng)光信號(hào)在大氣信道中傳輸時(shí)，其波前相位產(chǎn)生畸變，經(jīng)過一段傳輸距離的累積，相位畸變可嚴(yán)重影響無(wú)線光通信的性能，尤其是對(duì)采用多進(jìn)制調(diào)制格式的無(wú)線光通信系統(tǒng)，更會(huì)顯著增加系統(tǒng)的誤碼率。因此，實(shí)現(xiàn)高精確度的無(wú)線光通信鏈路能夠?qū)ο到y(tǒng)性能評(píng)估和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要的技術(shù)指導(dǎo)。

現(xiàn)有技術(shù)和方法采用蒙特卡洛方法生成大氣湍流引起的光信號(hào)相位畸變矩陣，將此矩陣（以下稱大氣湍流相位屏）直接視為無(wú)線光通信鏈路。蒙特卡洛相位屏方法將大氣湍流引起的相位畸變表示為一個(gè)計(jì)算機(jī)隨機(jī)取樣點(diǎn)陣列，這些隨機(jī)點(diǎn)根據(jù)大氣光鏈路的相位功率譜密度函數(shù)和快速傅里葉變換/逆變換生成。顯然，在蒙特卡洛相位屏方法實(shí)際執(zhí)行過程中，由于計(jì)算機(jī)的偽隨機(jī)數(shù)和隨機(jī)取樣受限，使得生成的大氣湍流相位屏與實(shí)際的大氣信道不符，不能精確反映無(wú)線光通信鏈路，然而現(xiàn)有技術(shù)和方法都忽略了這一重要問題。

綜上所述，蒙特卡洛方法生成的大氣湍流相位屏不能精確反映實(shí)際大氣信道中光信號(hào)的波前相位畸變，存在誤差，需要對(duì)其開展對(duì)比驗(yàn)證，以實(shí)現(xiàn)與實(shí)際相符的高精確度無(wú)線光通信鏈路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在解決上述的技術(shù)問題。為此，本發(fā)明提出一種蒙特卡洛大氣湍流相位屏對(duì)比驗(yàn)證方法，從而實(shí)現(xiàn)與實(shí)際相符的高精確度無(wú)線光通信鏈路。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種高精確度無(wú)線光通信鏈路的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）采用蒙特卡洛方法生成大氣湍流相位屏：基于生成的蒙特卡洛大氣湍流相位屏，進(jìn)行相位結(jié)構(gòu)函數(shù)曲線擬合；所述的大氣湍流相位屏指的是：將無(wú)線信道中大氣湍流引起的相位畸變表示為傅里葉級(jí)數(shù)和，根據(jù)中心極限定理和帕薩法定理，采用蒙特卡洛方法數(shù)值計(jì)算各項(xiàng)傅里葉級(jí)數(shù)的權(quán)重系數(shù)，再采用快速傅里葉逆變換生成大氣湍流相位屏；

將擬合曲線與大氣光鏈路的相位結(jié)構(gòu)函數(shù)理論公式進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，從而實(shí)現(xiàn)與實(shí)際相符的高精確度無(wú)線光通信鏈路；主要是將擬合曲線與大氣光鏈路的相位結(jié)構(gòu)函數(shù)理論公式進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，計(jì)算相對(duì)誤差

其中分別表示空間相距

時(shí)大氣光鏈路相位結(jié)構(gòu)函數(shù)的理論公式計(jì)算值和擬合函數(shù)值；

所述的大氣光鏈路的相位結(jié)構(gòu)函數(shù)理論公式為：