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西安电子科技大学硕士学位论文
无线激光通信大气信道性能分析
作者：侯 洁
导师：杨瑞科 教授
学科：无线电物理
二○一四年一月
西安电子科技大学
中国 西安
Performance analysis of Atmospheric channel
in Wireless Laser Communication
A Dissertation
Submitted to Xidian University
in Candidacy for the Master Degree of Science
in
Radio Physics
by
Hou Jie
Xi’an, China
Jan. 2014
摘 要
摘 要
自由空间光通信（无线激光通信）具有抗干扰能力强、信息容量大等众多优
点，而大气环境是影响其传输的最主要的原因之一，无线光通信信道特性研究也
是至关重要的。
本文首先首先研究了各种大气粒子造成的衰减效应，分别讨论了激光在对流
层大气传输中，气溶胶、云雾、降雨、大气湍流等引起的大气衰减效应，预测了
不同能见度的云雾引起的不同波长激光能量的衰减。结果表明，云雾的衰减一般
比气溶胶的大，随能见度的降低增加快。其次，利用通信系统中的信噪比和误码
率模型，计算分析了各种情况下的信噪比和误码率，并利用 OOK、DPSK、PSK、
PPM 等调制解调技术来改善光通信系统性能，得出采用 PPM 调制改善系统性能最
具优势。然后，应用给出的闪烁指数模型分别预测了不同湍流强度、不同路径天
顶角及不同波束半径下闪烁指数的结果，进一步分析了，在地-空路径下，考虑大
气湍流影响情况下的系统信道容量和中断概率。通过仿真计算分析了在对数正态
分布和 Gamma-Gamma 分布下平均容量和中断概率的变化趋势。最后，从大气信
道方面介绍了提高无线光通信系统性能的有效方法，对未来的发展和研究具有一
定的指导意义。
关键词：无线激光通信 衰减 误码率 调制 信道容量
Abstract
Abstract
Free-space optical communication (wireless laser communication) has strong
anti-jamming capability, large information capacity and many other advantages, but the
atmosphere is one of the most important factors affecting its transmission, the study of
wireless optical communication channel characteristics is essential.
First, this paper studied the effects of various attenuation caused by atmospheric
particles, discussed separately the effect of atmospheric attenuation of laser
transmission in the troposphere, aerosols, clouds, rain, and atmospheric turbulence.
Predict in the different wavelengths, laser energy attenuation with different visibility
caused by fog. The results show t