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非柯尔莫哥洛夫湍流大气中采用BPSK副载波强度调制的无线光通信系统误码性能
摘要： 由于在带宽利用效率上优于开关键控（OOK）、脉冲位置调制（PPM）等其他调制技术，子载波强度调制（SIM）方案更受青睐。本文研究了非柯尔莫哥洛夫湍流大气环境下采用二进制相移键控（BPSK）SIM的光无线通信（OWC）系统的误码率（BER）性能。通过采用Rytov近似并假设接收端为PIN光电探测器，我们重点关注弱湍流条件。传播光束类型为高斯光束。研究发现，BPSK SIM OWC的误码率性能显著受到非柯尔莫哥洛夫幂律指数、负载电阻、PIN光电探测器响应度、带宽、光束源尺寸、湍流强度及噪声因子的影响。
关键词： 子载波强度调制、无线光通信、误码率、大气湍流
更新于2025-09-23 15:23:52
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强闪烁下的光学轨道角动量
摘要： 研究了经典光学场在任意大气湍流条件下传播的演化过程。我们采用单相位屏（SPS）方法和基于多相位屏（MPS）的微分传播方程（IPE），计算输入拉盖尔-高斯（LG）模式中保留的光功率比例或转移至高阶LG模式的比例。当闪烁较弱时，IPE与SPS预测结果趋势一致；但当闪烁强度超过特定阈值后，两者出现偏差。这些预测结果与通过湍流传播的光学场数值模拟进行了对比。该模拟基于柯尔莫哥洛夫湍流理论，采用MPS模型在不同湍流条件下进行，以实现弱闪烁与强闪烁工况的全面比较。数值结果在所有条件下均与IPE结果高度吻合，但在强闪烁情况下与SPS结果存在显著差异。
关键词： 多相位屏方法、闪烁、微分传播方程、大气湍流、拉盖尔-高斯模式、单相位屏方法、光学轨道角动量
更新于2025-09-23 15:22:29
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[IEEE 2018国际信息与通信技术融合会议(ICTC) - 济州(2018.10.17-2018.10.19)] 2018年国际信息与通信技术融合会议(ICTC) - 伽马-伽马湍流信道中存在相位误差的SIM/S-QAM自由空间光通信系统性能
摘要： 本文研究了考虑衰落信道中大气湍流相位误差的副载波强度调制（SIM）平方正交幅度调制（S-QAM）自由空间光通信（FSO）系统性能。采用Gamma-Gamma分布对大气衰落信道建模，利用Tikhonov模型描述湍流引起的相位误差。数值结果定量展示了大气湍流参数对FSO系统平均符号差错概率（ASEP）和功率代价的影响，并通过蒙特卡洛仿真验证理论分析的正确性。
关键词： 自由空间光通信（FSO）、相位误差、大气湍流、衰落信道、正交幅度调制（QAM）的平方形式
更新于2025-09-23 15:22:29
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[IEEE 2018第二届电子、通信与航空航天技术国际会议(ICECA) - 科因巴托尔(2018.3.29-2018.3.31)] 2018第二届电子、通信与航空航天技术国际会议(ICECA) - 大气湍流下不同调制技术的自由空间光链路性能分析
摘要： 自由空间光通信（FSO）在无线通信领域凭借超大带宽、免授权频谱和低功耗安全传输等优势崭露头角。尽管具备这些优点，其性能仍深受大气湍流和雾天条件的影响。本文研究了大气湍流与雾天环境下的不同调制方案，通过将湍流建模为伽马-伽马分布信道，推导出误码率（BER）的期望表达式，在该信道条件下16-PPM调制展现出优于其他方案的传输性能。研究采用误码率作为信道性能评估指标，该分析有助于根据信道条件选择适配的调制技术。
关键词： 误码率（BER）、伽马-伽马分布、大气湍流、自由空间光通信（FSO）、梅杰G函数
更新于2025-09-23 15:21:21
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包含运动物体的远距离成像几何畸变校正
摘要： 长距离成像的视频序列不可避免地受到光学湍流影响，导致非均匀几何畸变和物体位置偏移。对包含运动物体的湍流退化数据进行复原是一项具有挑战性的任务，其本质涉及视频稳像与运动物体检测。本研究提出了一种新方法，可在此类场景中同步实现湍流抑制与运动物体检测。我们首先采用特定高斯混合模型（MoG）对湍流前景进行建模，并通过背景的低秩子空间进行在线正则化。此外，为良好保持动态背景的低秩特性，我们在模型中嵌入变换算子，使其在实际相机抖动或旋转情况下更具鲁棒性。最后采用简单掩模策略重建包含运动物体的稳定帧。大量使用合成与真实湍流退化数据的实验表明，该方法在几何畸变校正和运动物体保持方面均优于其他对比方法。
关键词： 图像检测系统、图像重建与复原、湍流介质中的成像、大气湍流
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于光频梳的24.5 Gb/s大气激光通信传输特性
摘要： 通过级联马赫-曾德尔强度调制器(MZIM)和相位调制器(PM)，产生了一个具有7个平坦梳齿的光学频率梳(OFC)。该OFC的频率间隔为25 GHz，平坦度小于1.5 dB。利用这7个OFC信道作为一对多自由空间光(FSO)通信系统的载波源，并采用大气湍流模拟池来模拟真实大气中的湍流强度，以验证其在FSO通信中的可行性。实验中，在背靠背(BTB)条件下测量了误码率(BER)和眼图，大气湍流模拟池的温差分别为80°C、150°C和220°C。系统每个信道均可稳定传输3.5 Gb/s的开关键控(OOK)信号，7个信道可稳定传输24.5 Gb/s的OOK信号。因此，该OFC可替代多个激光器或激光阵列，作为一对多FSO通信系统的载波源。
关键词： 波分复用，光学频率梳，大气湍流，自由空间光通信
更新于2025-09-23 15:19:57
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城市水平大气激光链路中的多孔径光纤相干合成系统
摘要： 采用光学合成架构的多孔径接收器是克服大气湍流对自由空间光通信（FSO）性能影响的有效方法。本文搭建了1公里城市水平链路，在接收端采用四孔径光束合成系统。类比孔径平滑因子，我们提出波动抑制比概念来评估系统对大气衰落的抑制能力。实验结果表明：当孔径间距大于相干长度时光束合成系统性能最佳，且该性能会随相干长度增加而下降。此外发现输入光束间相位差变化超过40π弧度，这为未来系统设计提供了参考依据。
关键词： 闪烁指数，大气湍流，多孔径，光学相干合成
更新于2025-09-19 17:13:59
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大气湍流下自由空间光通信系统的容量分析
摘要： 本文推导了弱湍流、中湍流和强湍流条件下自由空间光通信(FSO)系统的解析信道容量。弱湍流下FSO信道统计特性服从对数正态分布，中强湍流下则服从伽马-伽马分布。FSO通信系统常用的三种自适应传输方案为：(1)最优同步功率与速率自适应；(2)恒定发射功率下的最优速率自适应；(3)固定速率的截断信道反转。研究推导了无指向误差时不同大气湍流条件下这些自适应传输方案的平均遍历信道容量的闭式近似解。仿真结果表明所提出的解析模型与蒙特卡洛模拟具有极佳的一致性。
关键词： 信道容量、自由空间光通信、信噪比、自适应传输、大气湍流
更新于2025-09-19 17:13:59
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非高斯大气湍流与纠缠态轨道角动量在光通信中的应用
摘要： 我们将单光子通信在湍流大气中的探测概率理论推广至纠缠情形，并推导出探测概率的解析表达式。研究表明，纠缠情形下的旋转场关联无法简单地从非纠缠情形直接推广得到。通过以轨道角动量（OAM）纠缠拉盖尔-高斯（LG）光束为例进行说明，我们探究了非柯尔莫哥洛夫大气湍流对双光子探测概率与单光子探测概率的影响。OAM LG光束的纠缠特性对可靠探测概率具有积极贡献。研究还分析了探测过程中最大串扰概率的变化情况，该变化呈现与串扰量子数的非线性依赖关系。
关键词： 大气湍流、轨道角动量、纠缠、光通信
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019年第四届机械、控制与计算机工程国际会议(ICMCCE) - 中国呼和浩特(2019.10.24-2019.10.26)] 2019年第四届机械、控制与计算机工程国际会议(ICMCCE) - 基于递归估计的3D打印激光熔池温度检测
摘要： 本文研究了采用开关键控(OOK)在对数正态湍流信道中工作的自由空间光通信链路。这类系统会因使用固定且未优化的检测阈值进行解调而产生不可消除的误码平台。针对低态与高态偏移(即有限消光比)的通用情况，分析了由此产生的误码平台。研究采用电信号噪声比(SNR)优化检测系统，该系统利用电SNR实现自适应检测阈值以消除误码平台。通过采用矩估计法和最大似然估计技术来估算低态与高态偏移及电SNR，该系统可适应有限消光比的工作条件。数值结果表明：在无态偏移情况下，电SNR优化检测系统与自适应检测系统在误码率为10^-5时的SNR差距为2.3 dB；当态偏移ξ=0.2时，该差距扩大至4.5 dB。
关键词： 大气湍流、自由空间光通信、开关键控、光无线通信
更新于2025-09-19 17:13:59