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自由空间光通信（系统设计、建模、特性分析及湍流应对）|| 4. 大气湍流导致的光束漂移抑制及基于智能决策工具的控制质量预测
摘要： 在自由空间光链路（FSOL）中，大气湍流会导致接收光束的强度和相位发生波动，从而降低链路性能。光束抖动是造成主要功率损耗的原因之一。本章研究了两种控制器在动态干扰条件下将激光束瞄准特定点位时的性能表现?？刂破魃杓埔远嗍笛榭晒鄄庑苑窍咝允淙?输出数据映射作为主要依据：第一种设计基于田口方法，第二种采用人工神经网络（ANN）方法。这些控制器通过光电位置探测器（OPD）作为观测器，处理二维平面静态线性映射获得的波束位置信息，进而生成必要输出信号驱动微机电反射镜（快速控制反射镜FSM）实现光束偏转。采用单脉冲算法（MPA）计算光束质心位置。通过在海拔15.25米处建立的0.5公里水平距离FSO链路实验平台（测试场地为开阔平坦地形，含草地及少量孤立障碍物），从相关系数、校正速度、控制精度、质心偏移量及接收信号稳定性等量化指标，全面评估并验证了所提控制器的适用性与有效性。
关键词： 大气湍流，人工神经网络（ANN），单脉冲算法（MPA），快速转向镜（FSM），光束漂移，田口方法，自由空间光链路（FSOL），光电位置探测器（OPD）
更新于2025-09-12 10:27:22
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自由空间光通信（系统设计、建模、特性分析与湍流应对）|| 6. 不同天气条件下地面间自由空间激光通信的质量指标与可靠性分析及波束控制系统
摘要： 过去二十年间，自由空间光通信（FSOC）作为射频（RF）通信的补充或替代方案日益受到关注。光波在FSOC信道中的传播会受到湍流大气参数的严重影响，导致数据传输质量和可靠性下降。在各类大气效应中，光束漂移是造成主要功率损耗的主因，必须通过光束漂移补偿（BWC）控制系统才能解决。因此需要建立描述光束漂移效应缓解的闭式解法。 我们在校园内海拔15.25米处建立了0.5公里传输距离的FSOC数据传输（速率155Mbps）收发实验平台，采用近红外850nm光源进行数据传输。基于当地气象数据开发的新模型获得了更精确的大气衰减（Atten）和湍流强度（C2n）数值，并据此计算FSOC信道透射率。通过接收信号后处理方法测量Q因子和误码率（BER）来验证系统性能。 实验分析了在极弱至极强大气湍流条件下，采用BWC控制系统对接收信号强度和质心稳定性的改善效果（涵盖多种通信关键参数）。补偿光束漂移效应（即指向误差损耗）后，在几乎所有湍流条件下均能保持平均误码率9.82×10??、Q因子≈6的稳定传输。本章通过实验结果全面论证了所开发控制器在接收功率（Pr）、透射率（T）、眼图、Q因子、信噪比（SNR）、误码率、链路余量及解码判决阈值等指标上的适用性与有效性。
关键词： 大气湍流，光束漂移补偿（BWC），Q因子，信噪比（SNR），误码率（BER），自由空间光通信（FSOC）
更新于2025-09-12 10:27:22
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[IEEE 2019年第24届光电子与通信会议(OECC)暨2019年国际光子学在交换与计算中的应用会议(PSC) - 日本福冈(2019.7.7-2019.7.11)] 2019年第24届光电子与通信会议(OECC)暨2019年国际光子学在交换与计算中的应用会议(PSC) - 自由空间光通信中采用差分信号传输的增益饱和半导体光放大器实现闪烁抑制
摘要： 本文提出了一种通过增益饱和半导体光放大器（SOA）结合差分信号传输来降低自由空间光通信（FSO）中闪烁效应的方法。实验结果表明，该技术能有效补偿增益饱和SOA引起的闪烁及消光比劣化问题。
关键词： 大气湍流、消光比、自由空间光通信、差分信号、固定阈值判决、半导体光放大器
更新于2025-09-11 14:15:04
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光纤与大气光通信 || 光信道中的信息数据传输：大气与光纤通信
摘要： 本章讨论了光信道中信息数据的传输，重点研究大气与光纤信道。内容着重分析了大气效应对波传播造成的挑战，包括由大气湍流引起的衰减、光信号振幅及相位闪烁。该章节还探讨了这些现象对数据流参数（如误码率BER和信噪比SNR）的影响，并提出了抑制这些效应以实现光通信链路高性能的方法。
关键词： 大气湍流、误码率、光通信、频谱效率、信噪比、闪烁、衰落、莱斯K因子、光纤、多径信道
更新于2025-09-11 14:15:04
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在统一复数可操纵金字塔框架中去除大气湍流效应
摘要： 同时消除大气湍流引起的几何畸变和模糊退化是一项具有挑战性的任务。本文提出一种在统一复可操纵金字塔（CSP）框架下有效消除或至少减轻湍流效应的方法。该方法首先通过CSP分解退化图像序列，随后利用多尺度多方向相位与振幅表征图像序列的局部运动及能量信息。为抑制湍流导致的随机振荡，采用时均相位作为初始参考相位，并通过提出的大位移校正相位修正方法进行迭代优化。针对模糊退化问题，提出最优振幅选择与融合方案以降低模糊变异和CSP重建误差。最终将校正相位与融合振幅合成生成重建图像，并采用盲去卷积方法进一步提升图像质量。大量仿真与实测数据实验表明，该方法能有效缓解湍流效应、恢复图像细节并显著提升视觉质量。
关键词： 图像复原，大气湍流，复杂可操纵金字塔
更新于2025-09-10 09:29:36
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具有广义指向误差的伽马-伽马衰落自由空间光通信链路中中断概率和误码率的新型近似与渐近表达式
摘要： 本文通过矩生成函数（MGF）匹配方法，基于适当的伽马分布推导出采用贝克曼分布广义指向误差模型的复合伽马-伽马（GG）大气湍流在高信噪比（SNR）条件下的新型闭式近似概率密度函数（PDF）?；谒肞DF，进一步推导了中断概率和平均误码率（BER）的新型闭式近似表达式及渐近表达式。随后，在不同湍流条件、接收孔径尺寸、非零瞄准误差及不同抖动方差情况下，研究了该自由空间光通信系统在高信噪比时的平均误码率性能与中断性能。数值结果与蒙特卡洛仿真结果验证了所推导近似及渐近表达式在宽信噪比范围内的准确性。本研究成果亦可推广至分集链路场景。
关键词： 高信噪比、伽马-伽马分布、自由空间光通信、贝克曼分布、指向误差、大气湍流
更新于2025-09-10 09:29:36
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高分辨率散斑成像
摘要： 21世纪天体物理学最令人兴奋且最具挑战性的探索之一，就是寻找可能存在生命的系外行星——即围绕其他恒星运行的行星。这类行星很可能位于其恒星的宜居带内，这意味着其表面可能存在液态水。许多天体生物学家认为，存在生命的行星还必须体积较小、由岩石构成，并且密度与地球相近。未来任何发现的关键前提，都在于精确测定行星半径——这一数值很可能通过高分辨率散斑成像技术获取。
关键词： 散斑成像、系外行星、自适应光学、大气湍流、高分辨率成像
更新于2025-09-10 09:29:36
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部分相干光束在斜程与水平大气湍流中传播的偏振度演化
摘要： 本文推导了电磁高斯-谢尔模型（GSM）光束沿大气湍流斜程传播时偏振度（DoP）的解析表达式。通过该表达式分析了束腰半径、振幅比、波长及折射率结构常数等参数对GSM光束偏振特性的影响，并得出若干新结论：当束腰半径分量相等（rx=ry）时，存在2厘米≤rx≤4厘米范围内的束腰半径可使DoP分布最为集中；且随着传输距离增加，轴上点DoP最终趋近初始值，表明其具有自恢复特性。此外，与水平路径相比，斜程传播的GSM光束DoP分布更为集中，对应最大轴上点DoP的传输距离也更长。因此斜程传播时探测器可在更远距离接收信息。该研究成果为相干光通信系统中局域光束偏振态控制提供了理论支撑。
关键词： 相干光通信系统、偏振控制、大气湍流
更新于2025-09-10 09:29:36
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光涡旋脉冲在大气湍流中的传播特性
摘要： 为理解大气湍流对光学涡旋脉冲的影响，推导了涡旋脉冲光束的传输方程。采用多相位屏法计算受大气湍流影响的涡旋光束强度分布。详细讨论了脉冲宽度、拓扑荷数、湍流强度和传播距离等主要参数，以揭示涡旋脉冲在大气湍流中的传输特性。结果表明：随着湍流强度增大，涡旋脉冲光束畸变更为严重；对于涡旋脉冲自身参数而言，脉冲宽度越大，其抗畸变能力越弱。
关键词： 光束畸变、光学涡旋脉冲、强度分布、大气湍流
更新于2025-09-10 09:29:36
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[IEEE 2018年第11届通信系统、网络与数字信号处理国际研讨会（CSNDSP）- 布达佩斯（2018年7月18日-2018年7月20日）] 2018年第11届通信系统、网络与数字信号处理国际研讨会（CSNDSP）- 高速列车自由空间光通信：盲数据检测与信道估计
摘要： 我们研究了一种适用于高速列车的自由空间光通信（FSO）系统，其中采样时钟偏移随机变化且接收端无法获取瞬时信道衰落系数的任何信息?；诮邮斩瞬捎枚嗖裳鞯姆椒ǎ颐翘岢隽艘恢中掠钡男蛄忻ぜ觳夥桨?，从而无需任何导频符号。此外，利用检测到的数据，我们为该系统提出了一种信道估计方案。
关键词： 自由空间光通信、大气湍流、时间同步、数据检测
更新于2025-09-10 09:29:36