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引用本文:

代瑞楠,张莉,徐宁:基于偏振调制的相干FSO系统仿真[J]. 光通信技术,2018,42(11):27-30.

基于偏振调制的相干FSO系统仿真

代瑞楠,张 莉,徐 宁*
(南京邮电大学 电子与光学工程学院 微电子学院,南京 210023)

摘要:为了给偏振调制自由空间光通信(FSO)系统的接收方式提供理论依据,建立了基于偏振调制的相干检测FSO系统模型,在Optisystem软件平台下完成系统的搭建,仿真分析了雾、霾和雪等大气天气下衰减系数和通信距离对系统通信性能的影响以及相位偏移对相干接收系统性能的影响,对零差相干检测、外差相干检测和直接检测3种检测方式进行了比较。仿真结果表明:基于偏振调制的相干检测方式有效地抑制了恶劣天气的干扰,提高了系统通信性能。
关键词:偏振调制;自由空间光通信;Optisystem;误码率
中图分类号:TN929.12 文献标识码:A 文章编号:1002-5561(2018)11-0027-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2018.11.007

0 引言
       自由空间光通信(Free Space Optical, FSO)技术以激光作为信息载体、以大气作为信道直接传输光信号,是一种无线通信方式。与传统的无线电通信相比,FSO技术可使用的光波资源丰富,频段宽阔,无须申请频率许可证。目前,被用于大气无线光通信系统中的调制方式有强度调制方式、相位调制方式和偏振调制方式。研究表明:雨、雾及其它悬浮在大气中的微粒对近地FSO系统性能影响较大,会引起光信号的大幅衰落。当信号光在大气信道中传输时,光的幅度和相位对湍流起伏很敏感,而光的偏振态受大气影响比较小。国内外研究人员相继对偏振调制技术展开了研究,研究的侧重点及结果各有不同[1~11]。本文利用光学软件Optisystem研究以大气为通信信道、激光为信息源,对基于偏振调制的FSO系统的性能进行分析,并对比直接探测与外差探测、零差探测系统的性能。

4 结束语
       本文分析了偏振调制的原理,通过仿真分析可知,偏振调制方式可以有效抑制恶劣天气的影响,保证系统通信性能良好,并在偏振调制的基础上,分析了3种探测方式,使用Optisystem软件设计并实现了直接、零差与外差系统的搭建。由仿真结果可以看出:相同天气条件下,基于偏振调制的相干探测系统比直接探测系统通信效果更好;大气天气条件对通信质量有着严重影响,在中雾天气下,基于偏振调制的相干系统在符合通信标准时的最大传输距离不超过3km。与外差相干接收系统相比,零差相干接收系统受相位漂移的影响更大,在复杂的大气环境下零差相干系统很难达到理想的接收效果,需要采用光学锁相环来实现信号光与本振光相位的锁定,但光学锁相环在物理上实现比较困难,在应用上难以普及。即使外差相干检测系统的最大传输距离比零差相干检测的最大传输距离更小,但仿真表明最大传输距离相差不大且外差实际系统更易于实现。综合考虑,工程应用中基于偏振调制的相干FSO系统宜采用外差相干探测方式。