大气激光信道传输的特殊介质影响及其信号处理

目录
前言
第1章 大气激光通信 1
1.1 大气激光通信的发展 1
1.2 大气信道传输概论 3
1.2.1 降雨、雾、沙尘对大气信道传输的影响 3
1.2.2 爆炸产生的烟雾对大气信道传输的影响 4
1.3 大气激光通信下OFDM的发展 5
参考文献 7
第2章 光信号在大气介质中的能量衰减 9
2.1 大气介质对光信号传输的影响 9
2.1.1 大气分子的吸收效应 11
2.1.2 大气分子的散射效应 12
2.1.3 大气湍流效应 13
2.1.4 大气气溶胶对光信号的影响 14
2.2 降雨对光信号的影响 16
2.2.1 雨滴单球粒子的Mie散射 17
2.2.2 光波在雨介质中的衰减 17
2.2.3 雨滴尺寸分布模型 19
2.2.4 雨滴单球粒子的计算机仿真 20
2.2.5 光波在雨介质中的衰减仿真 22
2.3 雾的物理特性及对光信号的衰减效应 24
2.3.1 雾的分布与分类 24
2.3.2 雾的气溶胶模型 25
2.3.3 雾滴谱分布 26
2.3.4 雾滴尺寸分布模型 27
2.3.5 光信号在雾中的衰减仿真 28
2.4 沙尘暴对光信号的衰减效应 30
2.4.1 沙尘气溶胶模型与衰减特性 31
2.4.2 沙尘气溶胶粒子的复折射率 32
2.4.3 沙尘气溶胶的衰减特性 33
2.5 本章小结 36
参考文献 36
第3章 爆炸产生的烟雾对激光传输影响研究 38
3.1 烟雾对激光衰减的计算 38
3.1.1 van de Hulst近似方法 39
3.1.2 爆炸烟雾中激光衰减计算需要确定的参数 40
3.1.3 爆炸烟雾粒子分布选取 40
3.1.4 梯度传输理论 41
3.2 爆炸烟雾粒子的扩散模式 45
3.2.1 连续点源高斯扩散模式 46
3.2.2 烟团扩散模式 48
3.2.3 美国AD报告推荐的烟幕扩散模式 49
3.2.4 爆炸烟雾扩散模式的假设 50
3.2.5 仿真计算 51
3.3 爆炸对激光传输中湍流强度的影响公式推导 55
3.3.1 爆炸产物模型分析 55
3.3.2 爆炸产生大气压强的计算 56
3.3.3 爆炸超压峰值的对比 58
3.3.4 爆炸产生湍流的计算 60
3.3.5 仿真结果与分析 61
3.4 本章小结 63
参考文献 63
第4章 大气激光通信下OFDM系统结构及影响因素 65
4.1 大气激光通信下OFDM的数学描述 65
4.1.1 基本原理 65
4.1.2 保护间隔和循环前缀 68
4.1.3 大气激光通信下OFDM相干系统模型 70
4.2 大气激光通信下OFDM系统信道估计 73
4.2.1 信道估计算法 74
4.2.2 插值算法 77
4.2.3 基于导频的大气激光通信下OFDM信道估计 78
4.2.4 基于训练序列的大气激光通信下OFDM信道估计 81
4.3 信道编码下的大气激光通信OFDM信道估计 85
4.3.1 RS码下的信道估计 86
4.3.2 Turbo码下的信道估计 88
4.3.3 LDPC码下的信道估计 90
4.3.4 仿真比较分析 92
4.4 本章小结 93
参考文献 93
第5章 大气激光通信下的相位均衡技术 95
5.1 相位均衡技术概述 95
5.1.1 BPSK调制技术 95
5.1.2 QPSK调制技术 96
5.1.3 QAM调制技术 97
5.1.4 自适应滤波器原理 97
5.1.5 自适应滤波器应用 98
5.1.6 大气激光通信下的均衡系统模型 101
5.1.7 格形结构自适应滤波器 101
5.2 小均方误差算法 102
5.2.1 LMS算法原理 102
5.2.2 RLS小均方误差算法 103
5.2.3 算法的性能分析 104
5.2.4 仿真结果与分析 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 盲均衡技术的应用 107
5.3.3 Godard算法 108
5.3.4 Bussgang类算法 108
5.3.5 CMA算法 109
5.3.6 CMA算法的改进 110
5.3.7 仿真结果与分析 112
5.4 本章小结 113
参考文献 114
第6章 适于高速传输的大气激光通信 115
6.1 基于MIMO系统的大气激光通信 115
6.1.1 MIMO系统简介 115
6.1.2 系统模型的建立 116
6.1.3 自适应波束形成技术 117
6.1.4 恒模算法的改进应用 118
6.1.5 仿真结果及分析 119
6.2 适于信息高速传输的均衡技术 120
6.2.1 64-QAM调制技术的应用 120
6.2.2 均衡系统模型 120
6.2.3 步长因子的选择对恒模算法中的影响 121
6.2.4 眼图及蒙特卡罗曲线 122
6.2.5 仿真结果及分析 123
6.3 本章小结 126
参考文献 126
第7章 大气湍流信道不同调制方式直接检测性能 127
7.1 直接检测接收机模型 127
7.1.1 直接检测的基本原理 127
7.1.2 光电检测器统计特性 128
7.1.3 光电检测器噪声模型 129
7.2 开关键控直接检测性能 131
7.2.1 接收机信噪比和灵敏度 131
7.2.2 对数正态分布信道接收机性能 133
7.2.3 Gamma-Gamma信道接收机性能 135
7.3 脉冲位置调制直接检测 137
7.3.1 单脉冲位置调制 137
7.3.2 差分脉冲位置调制 140
7.4 数字脉冲间隔调制直接检测 140
7.5 副载波强度调制系统载噪比 142
7.5.1 ASK副载波强度调制 142
7.5.2 MPSK副载波强度调制 144
7.5.3 OFDM副载波强度调制 144
7.6 本章小结 147
参考文献 147
第8章 大气湍流信道相干检测系统性能 149
8.1 相干光检测技术 149
8.1.1 相干光检测系统组成 149
8.1.2 相干光检测基本原理 149
8.1.3 相干光检测优点及关键技术 150
8.2 相干光检测灵敏度及影响因素 151
8.2.1 相干光接收机检测灵敏度 151
8.2.2 Gamma-Gamma信道相干光检测性能 155
8.3 相干光检测载波恢复技术 156
8.3.1 MPSK载波频偏估计和相位估计算法 156
8.3.2 副载波强度调制载波恢复 158
8.3.3 OFDM载波频偏估计算法 162
8.4 偏振复用/偏振分集接收相干检测 166
8.4.1 相干检测偏振分集接收 166
8.4.2 偏振复用/相干接收 167
8.5 本章小结 167
参考文献 168
第9章 紫外光通信 169
9.1 紫外光通信简介 169
9.1.1 紫外光通信原理 169
9.1.2 紫外光通信特点 170
9.2 紫外光通信的应用 171
9.3 紫外光通信国内外研究现状 173
9.3.1 国外研究状况 173
9.3.2 国内研究状况 174
9.4 紫外光通信系统理论分析 175
9.4.1 大气组成及紫外光光谱特性 175
9.4.2 紫外光通信信道特性分析 176
9.4.3 紫外光通信两种大气传输模型 179
9.4.4 非直视紫外光通信系统的两种模型 182
9.5 晴朗天气下紫外光通信系统性能分析 186
9.5.1 路径损耗分析 187
9.5.2 脉冲响应分析 188
9.5.3 系统3dB带宽 190
9.5.4 信道容量仿真预测 192
9.6 紫外光源和光的接收设备 194
9.6.1 紫外光源 194
9.6.2 光电探测器 197
9.6.3 滤光片 199
9.6.4 无线紫外光通信可行性实验分析 200
9.7 本章小结 202
参考文献 203