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最小均方误差算法 102
5.2.1 LMS算法原理 102
5.2.2 RLS最小均方误差算法 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