● 摘要
自由空间光通信是以激光为载体，在大气中进行数据传送的通信方式。大气光信道特性的研究是自由空间光通信研究的重要组成部分，且对空间光通信检测算法的研究具有重要的意义。在采用“强度调制/直接检测”（IM/DD）的自由空间光通信系统中，大气湍流能造成接收光信号的随机起伏，使得系统性能下降，使用不同的检测算法可减小大气湍流的影响，如基于传统似然准则的最大似然检测算法。本文根据大气湍流信道的特性，推导了自由空间光通信单比特阈值检测的误码率下限，仿真研究了自适应均值检测算法的性能，并提出了一种基于卡尔曼滤波的检测算法。仿真过程中，首先搭建系统仿真模型，然后生成了符合湍流信道特性的受扰接收信号并验证了其有效性。仿真结果表明，自适应均值检测较固定阈值的最大似然检测算法能获得1-3dB的检测增益，而卡尔曼滤波在自适应均值检测的基础上能进一步获得1dB左右的检测增益。最后，还分析了自适应均值检测和卡尔曼滤波检测的优缺点，给出了二者不同的适用场合。通常检测算法的仿真局限于使用单一的湍流强度，但长期大气环境中，湍流强度随太阳辐射、风速、气压等因素而不停改变，因此有必要综合仿真变湍流强度下自由空间光通信系统的性能。本文在检测算法仿真的基础上根据湍流参数的实际测量曲线，选取多个具有代表性的参数点，仿真研究实际大气信道下自由空间光通信系统的通信性能，并通过对仿真结果的分析，获得了适用于实际空间光通信系统搭建的结论。