專利名稱：一種復(fù)雜天氣下的激光鏈路損耗計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信領(lǐng)域，特別是一種在復(fù)雜天氣狀況下的激光鏈路損耗計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)無(wú)線通信傳輸速率要求的提高和頻譜資源的日益緊張，微波通信已經(jīng)難以滿足人們的需要，這就迫切要求一種新型無(wú)線通信方式的出現(xiàn)。無(wú)線激光通信結(jié)合了微波通信和光通信的優(yōu)勢(shì)，具有高帶寬、高保密性、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，以頻率為數(shù)百THz的光波進(jìn)行傳輸，通信速率高達(dá)10(ib/S，且不占用傳統(tǒng)頻譜資源，具有良好的應(yīng)用前景。各國(guó)越來(lái)越重視，也有越來(lái)越多的研究學(xué)者致力于這項(xiàng)工作的研究和開發(fā)。但是，無(wú)線激光通信的廣泛應(yīng)用受到了很多問(wèn)題的制約，其中最主要的問(wèn)題之一就是大氣信道對(duì)無(wú)線激光通信的影響。而大氣信道又是非常復(fù)雜的隨機(jī)參量信道，激光脈沖在傳輸過(guò)程中需分別經(jīng)歷大氣、云層、復(fù)雜天氣等介質(zhì)層，信道中每一層介質(zhì)的成分、密度都隨時(shí)間、空間的不同而變化。再加上各種天氣因素的影響，激光鏈路的衰減難以計(jì)算， 進(jìn)而導(dǎo)致通信鏈路的可行性變得更為難以確定。目前尚無(wú)系統(tǒng)討論復(fù)雜天氣狀況下的激光通信鏈路衰減計(jì)算方法的專利成果，而針對(duì)這一方面的研究也僅僅局限于某種特定情況，對(duì)激光的傳輸特性或衰減值進(jìn)行分析與計(jì)算，比如在雨、霧等情況下的傳播特性分析與計(jì)算。盡管這種討論可以較為細(xì)致地分析大氣信道中的某個(gè)因素對(duì)激光傳輸?shù)挠绊?，并且可以取得比較精確的結(jié)果。但這些算法模型或計(jì)算軟件，將問(wèn)題分開來(lái)逐個(gè)討論，往往只能作為一個(gè)輔助工具。因此，綜合考慮大氣信道中的影響因素，系統(tǒng)地分析計(jì)算各影響因素對(duì)激光通信的損耗，進(jìn)而獲得直觀的通信鏈路可行性結(jié)論抑或?qū)す馄鞯墓β市枨筮M(jìn)行估算等問(wèn)題，還有待解決。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供了一種在復(fù)雜天氣狀況下的激光通信鏈路損耗計(jì)算方法，該方法能夠綜合考慮大氣信道中的各種影響因素，構(gòu)建激光鏈路在不同影響因素下的損耗數(shù)據(jù)表，系統(tǒng)地分析各影響因素下激光通信的可行性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種在復(fù)雜天氣狀況下的激光通信鏈路損耗計(jì)算方法，包括以下步驟A、建立簡(jiǎn)化的激光信號(hào)傳輸模型激光信號(hào)斜程傳輸?shù)慕?jīng)典模型為其中，τ (λ)為波長(zhǎng)λ的激光的大氣透射率；μ為總的大氣衰減系數(shù)，它是波長(zhǎng) λ和海拔高度h的函數(shù)；Φ為天頂角；H為激光垂直傳輸?shù)母叨取⑾滦墟溌芳僭O(shè)為大氣均勻分層且激光垂直傳輸，則斜程傳輸?shù)慕?jīng)典模型可簡(jiǎn)化為垂直傳輸?shù)哪Ｐ?br> 〔0012〕X (入)^ 6X13 [- (入；)!！]；
〔0013〕8、建立各種天氣條件下的衰減模型
〔0014〕各種不同天氣條件下衰減模型如表1所示
〔0015〕表1不同天氣條件下衰減模型
權(quán)利要求
1. 一種在復(fù)雜天氣狀況下的激光通信鏈路損耗計(jì)算方法，其特征在于包括以下步驟A、建立簡(jiǎn)化的激光信號(hào)傳輸模型激光信號(hào)斜程傳輸?shù)慕?jīng)典模型為τ (λ ) = exp — sec φ ^ μ {λ ,h ^dh其中，τ (λ)為波長(zhǎng)λ的激光的大氣透射率；μ為總的大氣衰減系數(shù)，它是波長(zhǎng)λ和海拔高度h的函數(shù)；Φ為天頂角；H為激光垂直傳輸?shù)母叨?；將下行鏈路假設(shè)為大氣均勻分層且激光垂直傳輸，則斜程傳輸?shù)慕?jīng)典模型可簡(jiǎn)化為垂直傳輸?shù)哪Ｐ挺?(λ) = exp [-μ (A)h]；B、建立各種天氣條件下的衰減模型各種不同天氣條件下衰減模型如表1所示 表1不同天氣條件下衰減模型天氣條件衰減模型霾3.912,0.55、《μ「_ Vb { λγA霧f Vb云查找衰減經(jīng)驗(yàn)值雨V ν O Ur =0.29 +--(——)22.53 20.3雪Ms = ^Rh表中，μ 、μ 、^和μ 3分別為霾、霧、雨和雪的衰減系數(shù)，單位為km—1 ;Vb為大氣能見度，單位為km ； α為波長(zhǎng)修正因子，且與能見度有關(guān)；A為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；ν表示降雨速度，單位為mm/h ；R為雪速，單位為mm/h ； μ s中a和b的取值依據(jù)干雪和濕雪類型確定， 干雪時(shí)a = 5. 42 X 1(Γ5 λ +5. 4958776，b = 1. 38 ； 濕雪時(shí)a = 1.023 XlO^4A+3. 7855466，b = 0. 72 ； C、建立功率損耗模型利用垂直傳輸模型得到每公里功率損耗模型LU) = IOlg exp (-μ (λ))，單位為 dB/km;經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出云、霾、雨、霧和雪的功率損耗，具體計(jì)算結(jié)果如表2、3、4所示 表2云的功率損耗
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在復(fù)雜天氣狀況下的激光通信鏈路損耗計(jì)算方法，包括以下步驟建立簡(jiǎn)化的激光信號(hào)傳輸模型；建立各種天氣條件下的衰減模型；建立功率損耗模型；建立信噪比SNR模型；建立誤碼率模型；計(jì)算功率損耗數(shù)值分析結(jié)果；計(jì)算信噪比數(shù)值分析結(jié)果；計(jì)算誤碼率數(shù)值分析結(jié)果；制作數(shù)據(jù)表；功率余量比較。本發(fā)明運(yùn)用了包括傳輸模型、衰減系數(shù)、功率損耗、信噪比以及誤碼率等一系列模型，充分利用衰減系數(shù)這一相關(guān)聯(lián)的參數(shù)分別將功率損耗、信噪比、誤碼率與傳輸模型系統(tǒng)地結(jié)合起來(lái)，引入氣象學(xué)定義劃分后的典型天氣狀況，實(shí)現(xiàn)了在具體天氣條件下對(duì)激光通信的功率、信噪比、誤碼率等的損耗進(jìn)行定量分析，乃至直觀地判斷鏈路是否暢通的目的。
文檔編號(hào)H04B10/08GK102571202SQ201210059908
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者劉春玲, 劉海燕, 宋琳, 鐘雷, 陳波 申請(qǐng)人:大連大學(xué)