[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

说明书

本发明公开了一种水面大气无线光复合信道模型构建方法，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；基于复合信道模型参数构建水面大气无线光复合信道模型。本发明的建模方法综合考虑了水面大气特征及影响无线光的各种因素，构建了水面大气无线光复合信道模型，填补了无线光信道模型在水面大气环境下构建的技术空白，为海面高速无线通信在航天航海、无线传感、局域网等领域中的广泛应用提供了理论基础。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种水面大气无线光复合信道模型构建方法、设备及介质。

背景技术

海面高速无线通信是世界各国面临的重大技术难题，近年来，自由空间光(FreeSpace Optical，FSO)通信技术因其大带宽、无需频率许可、传输速率大和易安装架设等优点在航天航海、无线传感和局域网等技术领域中得到了广泛的应用。自由空间光通信技术是解决海面高速无线通信技术问题的有效途径。然而FSO易受大气环境的影响，通信链路不稳定，这成为了制约该项技术推广应用的主要瓶颈。

针对这一问题，为了有效开展研究，之前的研究者已经提出了许多大气信道的构建方案，但是大多数的方案关注的是陆上大气信道的研究，而海面大气环境与陆上大气环境存在较大的差异，比如水气中盐度的差别等，因此，目前的信道模型构建方案并不适合用于海面等大水面的大气信道。海面大气无线光信道模型的构建成为了一个亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种水面大气无线光复合信道模型构建方法、设备及介质，用以构建水面大气无线光复合信道模型，填补无线光信道模型在水面大气环境下构建的技术空白，并为海面高速无线通信在航天航海、无线传感和局域网等领域中的广泛应用提供理论基础。

为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种水面大气无线光复合信道模型构建方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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：