云层如何影响蓝绿激光通信
【海军航空大学毛忠阳教授团队】

 

由于蓝绿激光在水下的衰减很小,因此成为空中目标与水下目标之间通信的发展方向,但如果链路上存在云层,通信性能就会变差。图1为链路上存在云层的示意图。关于云层对通信的影响机制,有以下几个猜想:1. 云层使激光能量衰减;2. 云层带来了额外的噪声;3. 云层使脉冲信号发生时域展宽。不同的影响机制,对应着不同的改善通信质量方法:1. 增加发射功率、减小发散角或增大接收孔径等;2. 采用更有效的编码和调制技术,使信号在较低的信噪比时依然有较小的误码率;3. 减小传输速率、采用MIMO技术或信道均衡技术等。为了更有效地减小云层对蓝绿激光通信的影响,确定未来技术研究方向,需要弄清云层是如何影响蓝绿激光通信的。

图1 通信链路上存在云层的示意图

海军航空大学毛忠阳教授团队通过仿真对上述问题进行了分析与研究,研究表明,云层对脉冲信号的时域展宽是蓝绿激光的通信性能变差的最主要影响因素。云层虽然使激光能量衰减,但对于链路余量大的系统来说,依然可以正常通信。而大气信道中影响信噪比的因素依然是湍流,云层对信噪比的影响可以忽略。但从最大通信速率角度看,脉冲通过云层时由于多径效应造成时域扩展,当通信速率过大时会造成码间串扰,从而增加了误码率,造成通信质量下降。而蓝绿激光通信的优势之一就是高速通信,因此相比于其他通信方式,它受云层的影响更大。

该研究获得国家自然科学基金资助项目(6170012154)和山东省“泰山学者”建设工程专项经费基金资助项目(ts20081130)资助。

研究团队简介

海军航空大学毛忠阳教授课题组长期从事激光通信的研究工作,是国内开展海上无线光通信技术研究最早的团队之一,承担了多项预研和型号研制任务。围绕海上环境下无线光通信系统的应用,在海上无线光通信信道特性建模与测试、无线光调制编码技术等方面有着丰富的技术积累。目前该团队在近海环境下的无线激光信道特性的研究处于国内领先地位,构建了国内第一套近海无线光通信信道测试系统,建立了我国近海红外波段通信信道模型和基础数据库。近年来,团队获国家科技进步二等奖1项,军队科技进步一等奖1项、二等奖4项,山东省科技进步一等奖1项,授权发明专利20余项,发表论文100余篇,被SCI、EI收录近50篇,两篇入选“F5000”中国精品科技期刊顶尖学术论文。

相关论文

李松朗, 毛忠阳, 刘传辉, 等. 云层厚度对蓝绿激光通信性能的影响分析[J]. 光电工程, 2020, 47(3): 190389.

DOI:10.12086/oee.2020.190389