[发明专利]一种高精确度无线光通信链路的实现方法

说明书

本发明公开了一种高精确度无线光通信链路的实现方法，其中，该方法包括：采用蒙特卡洛方法生成大气湍流相位屏；基于相位屏计算屏内任意两个取样点的空间欧氏距离以及这两点处的相位差平方，对空间距离和相位差平方数据点对进行曲线拟合；将拟合曲线与大气光链路的相位结构函数理论公式进行对比验证，从而获取高精确度的无线光通信链路。

技术领域

本发明属于光通信领域，特别涉及一种高精确度无线光通信链路的实现方法。

背景技术

与传统无线通信相比，无线光通信拥有大量优势：更大的天线增益，从而拥有更小的终端尺寸、重量和能耗；频谱不受管制，无需授权；激光束在大气信道中发散角极小，具有极佳的抗干扰和反窃听能力；无线光通信还可实现无条件安全的量子密钥分发。然而，大气信道的随机扰动对无线光通信构成了极大的挑战。由于温差、湿度梯度、风等的影响，在大气信道中形成湍流效应。大气湍流导致大气折射率发生微扰，当光信号在大气信道中传输时，其波前相位产生畸变，经过一段传输距离的累积，相位畸变可严重影响无线光通信的性能，尤其是对采用多进制调制格式的无线光通信系统，更会显著增加系统的误码率。因此，实现高精确度的无线光通信链路能够对系统性能评估和优化设计提供重要的技术指导。

现有技术和方法采用蒙特卡洛方法生成大气湍流引起的光信号相位畸变矩阵，将此矩阵（以下称大气湍流相位屏）直接视为无线光通信链路。蒙特卡洛相位屏方法将大气湍流引起的相位畸变表示为一个计算机随机取样点阵列，这些随机点根据大气光链路的相位功率谱密度函数和快速傅里叶变换/逆变换生成。显然，在蒙特卡洛相位屏方法实际执行过程中，由于计算机的伪随机数和随机取样受限，使得生成的大气湍流相位屏与实际的大气信道不符，不能精确反映无线光通信链路，然而现有技术和方法都忽略了这一重要问题。

综上所述，蒙特卡洛方法生成的大气湍流相位屏不能精确反映实际大气信道中光信号的波前相位畸变，存在误差，需要对其开展对比验证，以实现与实际相符的高精确度无线光通信链路。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述的技术问题。为此，本发明提出一种蒙特卡洛大气湍流相位屏对比验证方法，从而实现与实际相符的高精确度无线光通信链路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高精确度无线光通信链路的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采用蒙特卡洛方法生成大气湍流相位屏：基于生成的蒙特卡洛大气湍流相位屏，进行相位结构函数曲线拟合；所述的大气湍流相位屏指的是：将无线信道中大气湍流引起的相位畸变表示为傅里叶级数和，根据中心极限定理和帕萨法定理，采用蒙特卡洛方法数值计算各项傅里叶级数的权重系数，再采用快速傅里叶逆变换生成大气湍流相位屏；

将拟合曲线与大气光链路的相位结构函数理论公式进行对比验证，从而实现与实际相符的高精确度无线光通信链路；主要是将拟合曲线与大气光链路的相位结构函数理论公式进行对比验证，计算相对误差

其中分别表示空间相距

时大气光链路相位结构函数的理论公式计算值和拟合函数值；

所述的大气光链路的相位结构函数理论公式为：