無線光通信論文：接收孔徑對光通訊性能影響淺析

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本文作者：吳曉軍王紅星劉敏宋博作者單位：海軍航空工程學院電子信息工程系

仿真與結(jié)果分析

1孔徑平均因子與孔徑尺寸間的關(guān)系

假設L＝1500m，λ＝1550nm，ε＝0．5。Φn（κ）選擇Tatarskii譜，即Φn（κ）＝0．033C2nκ－11／3exp［－（κl0／5．92）2］，湍流內(nèi)尺寸l0＝4．6mm。此外，在計算光強起伏方差時，積分上限不宜取無窮大，基于我們所選的Φn（κ）以及閃爍效應主要受湍流內(nèi)尺度的影響，以10×5．92／l0作為積分上限較為合理［7］。為了在仿真時使得兩種形狀接收孔徑有可比性，我們令圓環(huán)的外徑與圓形的直徑的大小相同。得到的仿真結(jié)果如圖1所示。從圖1中可以得出：（1）隨著孔徑尺寸的增大，孔徑平均因子減小，在D≥12cm時，孔徑平均因子已經(jīng)變得非常小，基本上不再變化。這說明隨著孔徑尺寸的不斷增大，孔徑平均效果越來越明顯，但是當孔徑尺寸大到一定程度時，平均因子基本不再發(fā)生變化，所以選擇合適的孔徑尺寸非常重要。（2）當D＜8cm時，兩種形狀的孔徑平均因子存在較大差異；當D≥8cm時，兩種形狀的孔徑平均因子基本相等。所以當孔徑達到一定程度后，在誤差允許的范圍內(nèi)，可以用圓形孔徑代替圓環(huán)孔徑來進行研究，這在一定程度上減少了研究的工作量。

2BER與孔徑尺寸間的關(guān)系

假設SNR0＝35dB，σ2I＝1．38。BER隨孔徑尺寸的變化關(guān)系如圖2所示。從圖中我們可以看出：（1）隨著孔徑尺寸的不斷增大，BER會隨之降低，與理論分析結(jié)果一致。當D＜8cm時，圓環(huán)形狀接收孔徑對BER的影響較圓形孔徑稍微明顯一些，相對誤差＞10％，甚至可以達到20％以上；當D≥8cm時，相對誤差＜10％，在條件允許的情況下可以忽略不計。（2）當D≤12cm時，兩種形狀接收孔徑對BER的影響非常明顯；當D＞12cm時，隨著孔徑尺寸的不斷增大，BER的變化不是很明顯。這再一次說明了無限制地增大孔徑尺寸不僅會增加成本，而且對BER的影響還會達到飽和，所以在建立無線光通信系統(tǒng)時，必須選擇合適的接收孔徑。

結(jié)束語

本文針對不同形狀接收孔徑對通信系統(tǒng)性能的影響存在差異這一問題，采用理論分析和仿真實驗相結(jié)合的方法，對圓環(huán)接收孔徑對BER性能的影響進行了分析。從分析中可知，圓環(huán)孔徑與圓形孔徑對BER的影響存在一定的差異，如果簡單地把圓環(huán)孔徑當作圓形孔徑來處理，會產(chǎn)生一定的誤差。另外，通過分析接收孔徑對BER性能的影響可知，當接收孔徑超過一定尺寸時，BER的變化不是很明顯，所以，選擇合適的接收孔徑尺寸對無線光通信鏈路的建立具有非常重要的意義。