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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