摘要
随着自由空间光通信技术(Free Space Optical Communication，FSO)的不断发展，无需频率申请、传输容量大、频带宽和易安装等优点使它在保密通信、应急保障通信等方面的应用变得越来越广泛。尽管FSO具有广阔的应用前景，但大气信道的不稳定性又会使FSO的广泛应用受到诸多限制，主要表现为激光在传输过程中容易受到各种气象条件的影响。因此，分析不同天气条件下的大气信道特征，研究不同调制方式在大气信道传输中的性能具有重要意义。为此，本文从理论分析与实验测量出发，首先分析了不同天气下大气信道特征，其次，编写了基于FPGA的OOK与PPM调制解调程序，最后，搭建了外场激光通信误码率实验测量系统，对复杂天气下不同调制方式的误码率进行实验测量研究。论文主要工作如下： (1)分析雨、雪、雾引起的大气衰减对激光通信传输误码率的影响；同时对OOK、PPM调制解调系统的误码率进行了仿真分析。分析结果表明，雨、雪、雾对OOK与PPM调制产生的误码率依次递增，雨引起的误码率最小，雾引起的误码率最大。不同雨、雪、雾模型对OOK与PPM调制误码率也不相同。 (2)编写了基于FPGA的OOK调制解调程序和PPM调制解调程序，介绍了OOK调制解调位同步的具体实现过程，重点介绍了PPM调制解调帧同步的原理和实现过程。 (3)搭建链路长度为420m的实验系统，测量了不同天气不同调制方式的误码率。对实验测量的晴、阴、雨、雪、雾天气产生的误码率进行了分析，分析发现不同天气条件下的误码率存在较大差别。晴、阴误码率较低，雨、雪误码率较高，雾误码率最高，其中，随着降雨量、降雪量、雾能见度的变化误码率也会随之变化，主要表现为降雨量低、降雪量低、能见度高误码率较低，反之，误码率较高。 (4)对雨、雪天气下实验测量结果与理论模型进行了对比分析。对比分析后雨天误码率更接近Joss雨滴谱分布误码率；雪天误码率与干雪模型误码率更为接近。
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