无线光通信论文：接收孔径对光通讯性能影响浅析

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本文作者：吴晓军王红星刘敏宋博作者单位：海军航空工程学院电子信息工程系

仿真与结果分析

1孔径平均因子与孔径尺寸间的关系

假设L＝1500m，λ＝1550nm，ε＝0．5。Φn（κ）选择Tatarskii谱，即Φn（κ）＝0．033C2nκ－11／3exp［－（κl0／5．92）2］，湍流内尺寸l0＝4．6mm。此外，在计算光强起伏方差时，积分上限不宜取无穷大，基于我们所选的Φn（κ）以及闪烁效应主要受湍流内尺度的影响，以10×5．92／l0作为积分上限较为合理［7］。为了在仿真时使得两种形状接收孔径有可比性，我们令圆环的外径与圆形的直径的大小相同。得到的仿真结果如图1所示。从图1中可以得出：（1）随着孔径尺寸的增大，孔径平均因子减小，在D≥12cm时，孔径平均因子已经变得非常小，基本上不再变化。这说明随着孔径尺寸的不断增大，孔径平均效果越来越明显，但是当孔径尺寸大到一定程度时，平均因子基本不再发生变化，所以选择合适的孔径尺寸非常重要。（2）当D＜8cm时，两种形状的孔径平均因子存在较大差异；当D≥8cm时，两种形状的孔径平均因子基本相等。所以当孔径达到一定程度后，在误差允许的范围内，可以用圆形孔径代替圆环孔径来进行研究，这在一定程度上减少了研究的工作量。

2BER与孔径尺寸间的关系

假设SNR0＝35dB，σ2I＝1．38。BER随孔径尺寸的变化关系如图2所示。从图中我们可以看出：（1）随着孔径尺寸的不断增大，BER会随之降低，与理论分析结果一致。当D＜8cm时，圆环形状接收孔径对BER的影响较圆形孔径稍微明显一些，相对误差＞10％，甚至可以达到20％以上；当D≥8cm时，相对误差＜10％，在条件允许的情况下可以忽略不计。（2）当D≤12cm时，两种形状接收孔径对BER的影响非常明显；当D＞12cm时，随着孔径尺寸的不断增大，BER的变化不是很明显。这再一次说明了无限制地增大孔径尺寸不仅会增加成本，而且对BER的影响还会达到饱和，所以在建立无线光通信系统时，必须选择合适的接收孔径。

结束语

本文针对不同形状接收孔径对通信系统性能的影响存在差异这一问题，采用理论分析和仿真实验相结合的方法，对圆环接收孔径对BER性能的影响进行了分析。从分析中可知，圆环孔径与圆形孔径对BER的影响存在一定的差异，如果简单地把圆环孔径当作圆形孔径来处理，会产生一定的误差。另外，通过分析接收孔径对BER性能的影响可知，当接收孔径超过一定尺寸时，BER的变化不是很明显，所以，选择合适的接收孔径尺寸对无线光通信链路的建立具有非常重要的意义。