基于差分相位调制编码抑制大气光通信扰动 (2012年)

标题和描述中提到的知识点主要集中在自由空间光通信（FSO）中的大气扰动抑制技术，特别是基于差分相位调制编码的新型调制格式的应用。以下是对这些内容的详细解释： 1. 自由空间光通信（FSO）： FSO是一种利用光波作为传输媒介在空间中传输数据的通信方式。它以激光束的形式发送信息，不依赖于传统的有线通信基础设施。FSO具有高带宽、高数据传输速率、易于部署等优点。然而，它也面临一些挑战，如大气环境的扰动（例如大气湍流、大气衰减、光束漂移和接收机对准问题）严重影响FSO系统的通信质量。 2. 大气扰动及其对通信的影响： 大气扰动主要表现为大气湍流、大气闪烁、相位起伏、光束漂移、光束扩展和象点抖动等形式。这些扰动会导致通信信道的不稳定，表现为光信号强度和相位的随机波动，进而影响数据传输的可靠性和质量。 3. 差分相位调制（DPSK）： DPSK是一种调制技术，它通过改变光波的相位来携带信息。与传统的调幅（OOK）调制相比，DPSK对光波相位的改变更为敏感，能够提供更好的抗干扰性能。在DPSK调制中，一个比特周期内的光波相位与上一个周期相比，如果相位变化则代表一个逻辑值，如果相位保持不变则代表另一个逻辑值。 4. DPSK调制编码的优点： 文中提及DPSK调制格式在FSO中的优点主要包括： ①不需要在接收端产生相干光进行解调，简化了接收机的结构。 ②采用平衡检测，其判决门限电平为零，使得DPSK不受输入信号功率变化的影响，降低了误码率。 ③由于DPSK的这些特性，它特别适用于长距离通信传输。 5. 大气信道分析： 大气信道由于受到各种环境因素的干扰而变得随机复杂。要实现有效的通信，需要分析和理解大气信道的特性，并采取措施减少这些扰动带来的不利影响。文中提到通过解决大气湍流、大气衰减、光束漂移和接收机对准问题来把握信道，从而减少这些因素对通信的影响。 6. 马赫-曾德尔调制器（MZM）的应用： MZM是一种电光调制器，可以利用其电光效应将电信号调制到光载波上。文中提到了使用MZM通过电光效应将信号调制到光载波相位上，从而降低随机加性高斯白噪声的影响，提高通信的容忍度。 7. 光通信系统模型及信道特性： 在光通信系统模型中，光载波的表达式为E(t) = ēAcos(2πf0t + φ)，其中E(t)表示电场矢量，ē是极化方向上的单位矢量，A是振幅，f0是载波频率，φ是载波相位。这一公式描述了光波随时间变化的基本特性。 总结来说，该文章的核心内容是提出一种新型调制技术（DPSK）来抑制自由空间光通信中的大气扰动问题。通过模拟仿真验证了该技术确实能够减少通信干扰，提高通信质量。这些研究内容对于改善FSO系统的抗干扰能力和可靠性具有重要意义，并为后续的通信技术研究和应用提供了理论基础。