自由空间光通信中相干圆偏振调制系统性能研究

王怡; 李源; 马晶; 谭立英

doi:10.3788/IRLA201645.0822004

自由空间光通信中相干圆偏振调制系统性能研究

doi: 10.3788/IRLA201645.0822004

王怡^1,2,
李源²,
马晶¹,
谭立英¹

1.
哈尔滨工业大学可调谐激光器国家重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;
2.
中国计量学院信息工程学院,浙江杭州 310018

基金项目:

海洋工程国家重点实验室（上海交通大学）（1213）;中国博士后科学基金（2013M540290）;国家自然科学基金（51404223）

详细信息

作者简介:
王怡(1980-),女,副教授,博士,主要从事自由空间激光通信和星地光通信方面的研究。Email:wcy16@cjlu.edu.cn

中图分类号: TN929.12

Study on performance of circle polarization modulation system with coherent detection in free space optical communication

1.
National Key Laboratory of Tunable Laser Technology,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China;
2.
College of Information Engineering,China JiLiang University,Hangzhou 310018,China

摘要: 自由空间光通信（FSO）具有高带宽、不需要铺设光纤、部署迅速、低功率损耗等优点，得到了广泛的关注。在Gamma-Gamma大气湍流信道下，分别考虑弱、中、强三种大气湍流强度，结合相位噪声，研究了相干探测的圆偏振调制系统的性能，推导出了误码率和中断概率的闭合表达式。在不同的大气湍流强度和相位噪声的情况下，仿真分析了相干探测的圆偏振调制系统的性能，并与直接探测系统的误码性能进行比较，结果表明，采用相干探测系统的误码性能优于直接探测系统。因此，在圆偏振调制系统中，采用相干探测方式可减小大气湍流的影响，大大降低了误码率，提高了系统的通信性能。
- 自由空间光通信 /
- 圆偏振位移键控 /
- 相干探测 /
- 误码率
Abstract: Free space optical communication (FSO) has the advantages of high bandwidth, no need to lay fiber, low power loss, so it has attracted attention. In Gamma-Gamma atmospheric turbulence channel model, weak, medium and strong three atmospheric turbulence intensity were respectively considered, and combined with the phase noise, the performance of circular polarization modulation system with coherent detection was studied, and the closed form expression of the bit error rate(BER) and outage probability were derived. In the different atmospheric turbulence intensity and phase noise, the performance of the circular polarization modulation system with the coherent detection was simulated and analyzed. Compared with the error performance of the direct detection system, the results show that the error performance of the coherent detection system is better than that of the direct detection system. Therefore, in the circular polarization modulation system, employing the coherent detection method can reduce the effect of the atmospheric turbulence and greatly reduce the BER, and improve the performance of the communication system.
- free space optical communication(FSO) /
- circular polarization shift keying(CPolSK) /
- coherent detection /
- bit error rate(BER)

[1]	Gappmair W,Flohberger M.Error performance of coded FSO links in turbulent atmosphere modeled by Gamma-Gamma distribution[J].IEEE Trans Wireless Communication,2009,8(5):2209-2213.
[2]	Zhao Xinhui,Yao Yong,Sun Yunxu,et al.A new modulation method in free space optical communication:circle polarization shift keying[J].Acta Optica Sinica,2008,28(s2):223-226.(in Chinese)赵新辉,姚勇,孙允旭,等.一种新的自由空间光通信调制方式圆偏振位移键控[J].光学学报,2008,28(s2):223-226.
[3]	Zhao Xinhui,Yao Yong,Sun Yunxu.Circle polarization shift keying with direct detection for free space optical communication[J].Journal of Optical Communications and Networking,2009,1(4):307-312.
[4]	Tang X,Ghassemlooy Z,Rajbhandari S,et al.Free-space optical communication employing polarization shift keying coherent modulation in atmospheric turbulence channel[C]//CSNDS,2010:615-621.
[5]	Tang X,Ghassemlooy Z,Rajbhandar i S,et al.Differential circular polarization shift keying with heterodyne detection for free space optical links with turbulence channel[C]//Networks and Optical Communications,2011,OCG-4:149-152.
[6]	Han Liqiang,Wang Qi,Shida Katusunori.Performance of free space optica l communication over Gamma-Gamma atmosphere turbulence[J].Infrared and Laser Engineering,2011,40(7):1318-1322.(in Chinese)韩立强,王祁,信太克归.Gamma-gamma大气湍流下自由空间光通信的性能[J].红外与激光工程,2011,40(7):1318-1322.
[7]	Yang Peng,Ai Hua.Design of laser communication system with circular polarization modulation[J].Chinese Journal of Lasers,2012,39(9):0916002-1-0916002-7.(in Chinese)杨鹏,艾华.圆偏振调制激光通信系统设计[J].中国激光,2012,39(9):0916002-1-0916002-7.
[8]	Lin Rizhao,Fu Zhongqian,Li Yongliang,et al.Research of bit error rate for satellite-to-ground laser communication using circle polarization shift keying modulation[J].Chinese Journal of Lasers,2011,38(11):1105001.(in Chinese)林日钊,傅忠谦,李永亮,等.圆偏振移位键控的星地激光通信误码率研究[J].中国激光,2011,38(11):1105001.
[9]	Tang Xuan,Xu Zhengyuan.Coherent polarization modulation transmission through MIMO atmospheric optical turbulence channel[J].IEEE J ournalsMagazines,2013,31(20):3221-3228.
[10]	Han Liqiang,Wang Qi,Shida Katsunori.Outage probability of free space optical communication over atmospheric turbulence[J].Infrared and Laser Engineering,2010,39(4):660-663.(in Chinese)韩立强,王祁,信太克归.大气湍流下自由空间光通信中断概率分析[J].红外与激光工程,2010,39(4):660-663.

[1]	傅万旺, 郭优, 张越行, 陈纪笋, 姜义君, 李密. 大气信道下窄线宽激光器对相干通信系统性能影响研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220219-1-20220219-10. doi: 10.3788/IRLA20220219
[2]	杨祎, 刘妍, 王艺龙, 张建磊, 杨方明. 水下复合信道对GMSK无线光通信系统性能的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210622-1-20210622-11. doi: 10.3788/IRLA20210622
[3]	傅玉青, 段琦, 周林. Gamma Gamma强海洋湍流和瞄准误差下水下无线光通信系统的性能研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0203013-0203013. doi: 10.3788/IRLA202049.0203013
[4]	郭锐强, 李珉, 吴君鹏, 刘鑫, 魏子康. 基于差分混沌键控的空间光通信系统及其保密性分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200207-20200207. doi: 10.3788/IRLA20200207
[5]	敖珺, 谈新园, 马春波, 唐承鹏. 基于Raptor10码的自由空间光通信系统设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 918004-0918004(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0918004
[6]	郭树怀, 王天鹤, 冀霞, 党莹, 吕解. 1 Gbps实时传输的自由空间光通信链路损耗 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 622004-0622004(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0622004
[7]	朱彤, 赵黎, 刘智港, 张峰. 兼顾照明的可见光MIMO通信系统模型 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 822001-0822001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0822001
[8]	王怡, 王运敏, 马晶. 到达角起伏对上行星地激光通信系统性能的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 122001-0122001(9). doi: 10.3788/IRLA201847.0122001
[9]	李瑶, 苏桐, 石峰, 盛立志, 强鹏飞, 赵宝升. 空间X射线通信系统误码率分析 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 622001-0622001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0622001
[10]	吴君鹏, 刘泉, 于林韬. Gamma-Gamma大气湍流中部分相干光通信系统性能研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 322004-0322004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0322004
[11]	陈牧, 柯熙政. QPSK调制光通信中混合噪声的功率谱性能与误码率 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1022005-1022005(6). doi: 10.3788/IRLA201789.1022005
[12]	陈牧, 柯熙政. 大气湍流对激光通信系统性能的影响研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 822009-0822009(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0822009
[13]	李菲, 路后兵. 弱湍流条件下大气光通信的阈值优化方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1211004-1211004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1211004
[14]	王怡, 杨帅, 马晶, 单良. 自由空间光通信中相干OFDM系统性能分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 722003-0722003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0722003
[15]	黄龙, 冯国英, 廖宇. 利用超连续谱激光实现自由空间光通信 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3530-3534.
[16]	周浩天, 艾勇, 单欣, 代永红. 自由空间光通信中精跟踪系统的辨识 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 736-741.
[17]	张珂卫, 汪伟, 赵卫, 谢小平. 基于FFT和多重信号分类算法的高精度相干光相移键控信号频率偏移估计算法研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1593-1597.
[18]	王怡, 章奥, 马晶, 谭立英. 自由空间光通信系统中弱大气湍流引起的相位波动和强度闪烁对DPSK调制系统的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 758-763.
[19]	王怡, 王德丽, 杜凡, 马晶, 谭立英. 大气Gamma-Gamma湍流信道中采用圆偏振位移键控的信道容量分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3084-3091.
[20]	刘丹, 刘艳, 刘智, 王璞瑶, 周昕. 基于圆偏振移位键控的大气激光通信性能分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 3111-3115.

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自由空间光通信中相干圆偏振调制系统性能研究

doi: 10.3788/IRLA201645.0822004

作者简介:
王怡(1980-),女,副教授,博士,主要从事自由空间激光通信和星地光通信方面的研究。Email:wcy16@cjlu.edu.cn

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自由空间光通信中相干圆偏振调制系统性能研究

doi: 10.3788/IRLA201645.0822004

1. 哈尔滨工业大学可调谐激光器国家重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;

2. 中国计量学院信息工程学院,浙江杭州 310018

作者简介:
王怡(1980-),女,副教授,博士,主要从事自由空间激光通信和星地光通信方面的研究。Email:wcy16@cjlu.edu.cn

English Abstract

Study on performance of circle polarization modulation system with coherent detection in free space optical communication

1. National Key Laboratory of Tunable Laser Technology,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China;

2. College of Information Engineering,China JiLiang University,Hangzhou 310018,China

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作者简介: 王怡(1980-),女,副教授,博士,主要从事自由空间激光通信和星地光通信方面的研究。Email:wcy16@cjlu.edu.cn

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自由空间光通信中相干圆偏振调制系统性能研究

doi: 10.3788/IRLA201645.0822004

1. 哈尔滨工业大学 可调谐激光器国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001; 2. 中国计量学院 信息工程学院,浙江 杭州 310018

作者简介: 王怡(1980-),女,副教授,博士,主要从事自由空间激光通信和星地光通信方面的研究。Email:wcy16@cjlu.edu.cn

English Abstract

Study on performance of circle polarization modulation system with coherent detection in free space optical communication

1. National Key Laboratory of Tunable Laser Technology,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China; 2. College of Information Engineering,China JiLiang University,Hangzhou 310018,China

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王怡(1980-),女,副教授,博士,主要从事自由空间激光通信和星地光通信方面的研究。Email:wcy16@cjlu.edu.cn

1. 哈尔滨工业大学可调谐激光器国家重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;

2. 中国计量学院信息工程学院,浙江杭州 310018

作者简介:
王怡(1980-),女,副教授,博士,主要从事自由空间激光通信和星地光通信方面的研究。Email:wcy16@cjlu.edu.cn

1. National Key Laboratory of Tunable Laser Technology,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China;

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