[发明专利]一种基于大气参数评估空间激光通信系统误码率的实验装置

说明书

技术领域

    本发明涉及空间激光通信技术领域，尤其涉及一种通过测量光强起伏和光强概率分布等大气特征参数来估计强度调制/直接检测(IM/DD)空间激光通信系统在当前大气信道中误码率的实验装置。

背景技术

    空间激光通信具有成本低、架设灵活、通信容量大、无需频率申请和抗电磁干扰等优点，已经成为无线通信领域研究的热点，强度调制/直接检测(IM/DD)是目前最常用的一种工作方式。但是当激光在大气中传输时，会受到大气湍流的影响，产生如光强起伏、光束漂移等湍流效应，使系统性能随着大气的随机变化而剧烈波动，严重影响了空间激光通信系统的大范围应用。空间激光通信技术中关于发射系统、接收系统、光束捕获对准跟踪分系统、编解码方式等方面的研究已经相当成熟，而关于湍流条件下的IM/DD空间激光通信系统误码率的研究通常是使用理想化的数学模型进行理论仿真，其中比较准确的是文献[C. Ricklin, S. M. Hammel, F. D. Eataon, J. Opt. Fiber. Commun, 3(2):111~158(2006)]中提出的误码率公式：

                                                                                              ，(1)

                               ，                     (2)

                               ，                     (3)

                                ，                      (4)

式中，虚警概率P_FA是指发送“0”码时噪声的幅度大于判决阈值的概率，漏警概率P_MISS是指发送“1”码时信号与噪声之和小于判决阈值的概率，Q( )为Q函数，ε为光强调制器的消光比，y_Th为判决阈值电流，e为电子电荷，G为探测器倍增因子，F为探测器噪声系数，n_φ为探测器每个比特接收到的光子数，B为探测器工作带宽，K_B为波尔兹曼常数，T为绝对温度，R_L为负载电阻，S为归一化光强，σ’_lns²为经过孔径平均后的对数光强起伏方差。

    然而此误码率公式使用的数学模型存在一些缺陷：n_φ等参数在实际工作中难以直接测量；仅考虑散粒噪声和热噪声影响，忽略了系统背景噪声；忽略了在湍流影响下信号和散粒噪声的随机起伏；使用对数正态分布作为光强概率分布模型，与实际大气有一定偏差。

    目前用于测试大气对通信性能影响的实验装置只能定性验证大气效应对通信的影响（佟首峰，赵馨，陈纯毅，大气湍流对空间激光通信影响测试装置，专利申请号200810050575.9），无法给出一个比较准确的空间激光通信误码率。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于大气参数评估空间激光通信系统误码率的实验装置，以解决现有技术中测试大气对通信性能的实验装置不能准确地评估空间激光通信误码率的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：