[发明专利]一种水面大气无线光复合信道模型构建方法、设备及介质

权利要求书

1.一种水面大气无线光复合信道模型构建方法，其特征在于，包括：

对包括水面大气几何损耗、水面大气阴影衰减、水面大气湍流效应和指向性误差的水面大气无线光信道的影响因素进行分析与计算，获取路径损耗、水面大气湍流效应下的光功率和指向性误差衰落系数；

基于所述路径损耗、水面大气湍流效应下的光功率和指向性误差衰落系数，构建复合信道模型参数；

基于所述复合信道模型参数获取水面大气无线光复合信道模型的概率密度函数和/或接收端所获得的光信号的总功率，以此构建水面大气无线光复合信道模型。

2.如权利要求1所述的水面大气无线光复合信道模型构建方法，其特征在于，所述水面大气几何损耗的计算公式为：

其中，θ_T为收发机间点对点光通信的光束束散角，d为链路长度，D_R为接收机孔径大小，L_geo为水面大气的几何损耗；

所述水面大气阴影衰减的计算公式为：

L_atm＝exp(-β_λd)

其中，β_λ是波长为λ的消光系数，其取值由包括大气分子的吸收效应、雨滴和气溶胶粒子的散射效应的因素共同决定，L_atm为水面大气的阴影衰减；L_geo和L_atm均仅与d相关，合记为所述路径损耗。

3.如权利要求2所述的水面大气无线光复合信道模型构建方法，其特征在于，在雨滴的散射效应中，雨滴对光波的衰减系数为：

其中，R表示降雨量；

在气溶胶粒子的散射效应中，气溶胶粒子对光波的衰减系数为：

α_o＝π∫r²Q_ou(r,λ,m)n(r)dr

其中，r为气溶胶粒子半径，n(r)为气溶胶粒子谱分布，Q_ou()为气溶胶粒子的消光效率因子。

4.如权利要求1所述的水面大气无线光复合信道模型构建方法，其特征在于，对水面大气湍流效应进行分析与计算以获取所述水面大气湍流效应下的光功率；所述水面大气湍流效应下的光功率的概率密度函数的表达式为：

其中，α_GG和β_GG为Gamma-Gamma分布的模型参数，I_a为所述水面大气湍流效应下的光功率，f_GG(I_a)为所述水面大气湍流效应下的光功率的概率密度。

5.如权利要求4所述的水面大气无线光复合信道模型构建方法，其特征在于，其中，是光强起伏方差，该参数可通过大气折射率功率谱计算得到，且按照湍流强度和链路长度，的计算分为两种情况：

判断收发机之间的距离小于对应的弱湍通信环境下最大传输距离，则采用Kolomorov谱分析光强起伏方差，此时k是光载波的波数，是湍流折射率结构常数，d为链路长度；

判断收发机之间的距离超过对应的弱湍通信环境下最大传输距离，则采用Andrews谱分析光强起伏方差，此时l₀是大气湍流涡旋内尺度。

6.如权利要求1所述的水面大气无线光复合信道模型构建方法，其特征在于，对指向性误差进行分析与计算以获取所述指向性误差衰落系数；所述指向性误差衰落系数的概率密度函数的表达式为：

其中，A₀是与接收孔径、光束半径有关的系数，ξ表示接收端等效光束半径与指向性误差位移标准偏差之比，I_m为所述指向性误差衰落系数，为所述指向性误差衰落系数的概率密度。