無(wú)線光通信論文：接收孔徑對(duì)光通訊性能影響淺析

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本文作者：吳曉軍王紅星劉敏宋博作者單位：海軍航空工程學(xué)院電子信息工程系

仿真與結(jié)果分析

1孔徑平均因子與孔徑尺寸間的關(guān)系

假設(shè)L＝1500m，λ＝1550nm，ε＝0．5。Φn（κ）選擇Tatarskii譜，即Φn（κ）＝0．033C2nκ－11／3exp［－（κl0／5．92）2］，湍流內(nèi)尺寸l0＝4．6mm。此外，在計(jì)算光強(qiáng)起伏方差時(shí)，積分上限不宜取無(wú)窮大，基于我們所選的Φn（κ）以及閃爍效應(yīng)主要受湍流內(nèi)尺度的影響，以10×5．92／l0作為積分上限較為合理［7］。為了在仿真時(shí)使得兩種形狀接收孔徑有可比性，我們令圓環(huán)的外徑與圓形的直徑的大小相同。得到的仿真結(jié)果如圖1所示。從圖1中可以得出：（1）隨著孔徑尺寸的增大，孔徑平均因子減小，在D≥12cm時(shí)，孔徑平均因子已經(jīng)變得非常小，基本上不再變化。這說(shuō)明隨著孔徑尺寸的不斷增大，孔徑平均效果越來(lái)越明顯，但是當(dāng)孔徑尺寸大到一定程度時(shí)，平均因子基本不再發(fā)生變化，所以選擇合適的孔徑尺寸非常重要。（2）當(dāng)D＜8cm時(shí)，兩種形狀的孔徑平均因子存在較大差異；當(dāng)D≥8cm時(shí)，兩種形狀的孔徑平均因子基本相等。所以當(dāng)孔徑達(dá)到一定程度后，在誤差允許的范圍內(nèi)，可以用圓形孔徑代替圓環(huán)孔徑來(lái)進(jìn)行研究，這在一定程度上減少了研究的工作量。

2BER與孔徑尺寸間的關(guān)系

假設(shè)SNR0＝35dB，σ2I＝1．38。BER隨孔徑尺寸的變化關(guān)系如圖2所示。從圖中我們可以看出：（1）隨著孔徑尺寸的不斷增大，BER會(huì)隨之降低，與理論分析結(jié)果一致。當(dāng)D＜8cm時(shí)，圓環(huán)形狀接收孔徑對(duì)BER的影響較圓形孔徑稍微明顯一些，相對(duì)誤差＞10％，甚至可以達(dá)到20％以上；當(dāng)D≥8cm時(shí)，相對(duì)誤差＜10％，在條件允許的情況下可以忽略不計(jì)。（2）當(dāng)D≤12cm時(shí)，兩種形狀接收孔徑對(duì)BER的影響非常明顯；當(dāng)D＞12cm時(shí)，隨著孔徑尺寸的不斷增大，BER的變化不是很明顯。這再一次說(shuō)明了無(wú)限制地增大孔徑尺寸不僅會(huì)增加成本，而且對(duì)BER的影響還會(huì)達(dá)到飽和，所以在建立無(wú)線光通信系統(tǒng)時(shí)，必須選擇合適的接收孔徑。

結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)不同形狀接收孔徑對(duì)通信系統(tǒng)性能的影響存在差異這一問(wèn)題，采用理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)圓環(huán)接收孔徑對(duì)BER性能的影響進(jìn)行了分析。從分析中可知，圓環(huán)孔徑與圓形孔徑對(duì)BER的影響存在一定的差異，如果簡(jiǎn)單地把圓環(huán)孔徑當(dāng)作圓形孔徑來(lái)處理，會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。另外，通過(guò)分析接收孔徑對(duì)BER性能的影響可知，當(dāng)接收孔徑超過(guò)一定尺寸時(shí)，BER的變化不是很明顯，所以，選擇合適的接收孔徑尺寸對(duì)無(wú)線光通信鏈路的建立具有非常重要的意義。