[发明专利]面向大气信道QAM通信系统的激光器线宽容限确定方法

权利要求书

1.一种面向大气信道QAM通信系统的激光器线宽容限确定方法，其特征在于，所述激光器线宽容限确定方法包括以下步骤：

S1，采用自由空间的光学跟瞄子系统完成发射端与接收端的瞄准工作，令信号光发射系统发出功率恒定的信号光，在接收端采用光强传感器接收光信号，得到不同光信号强度的时间分布，计算出接收端的平均光信号强度；

S2，将步骤S1得到的接收端的不同光信号强度的时间分布转换为接收端的光信号强度概率分布，获取接收端光信号强度概率分布数据；

S3，构建接收端光信号强度的概率密度模型，将步骤S1计算得到的接收端的平均光信号强度代入接收端光信号强度的概率密度模型，通过改变大气湍流闪烁方差，得到不同大气湍流闪烁下接收光信号强度的概率密度曲线；再计算步骤S2得到的接收端光信号强度概率分布数据与不同大气湍流闪烁下接收光信号强度的概率密度曲线的相关系数，选择相关系数最大的曲线，计算得到接收面光信号强度的概率密度模型的大气湍流闪烁方差

S4，在接收端选择一个确定好功率和线宽的激光器搭建好QAM通信系统接收端，改变接收端接收到的光信号的强度，通过数字信号处理模块得到大气信道下QAM通信系统的不同接收光信号强度的误码率信息；

S5，构建面向大气信道含有激光器线宽容限的QAM通信系统的误码率模型：

式中，为没有大气湍流影响下的含有激光器线宽容限的QAM误码率模型，I为接收光信号强度，为接收光信号相位，Δv_t为发射端窄线宽激光器线宽，Δv_r为接收端本振激光器线宽，P(I)为大气湍流影响下接收端不同光信号强度I的概率密度，为大气湍流影响下接收端光信号相位分布概率密度；

P(I)的计算模型如下：

式中，I为接收端光信号平均光信号强度，为大气湍流闪烁方差；

的计算模型如下：

式中，为大气湍流引起的接收光信号相位波动方差；

改变接收端光信号强度，得到大气对接收端光信号相位波动影响下误码率随接收光信号强度变化的曲线，计算步骤S4中得到的不同接收光信号强度的误码率数据与误码率随接收光信号强度变化的曲线的相关系数，选择相关系数最大的曲线，计算得到大气湍流引起的接收光信号相位波动方差

S6，根据步骤S3得到的大气湍流闪烁方差和步骤S5得到的大气湍流引起的接收光信号相位波动方差建立当前大气信道下含线宽容限变量的QAM通信系统误码率模型：

S7，根据步骤S6得到的当前大气信道下含线宽容限变量的QAM通信系统误码率模型，按照目标QAM通信系统的误码率要求指标，确定当前大气信道状况下QAM所用激光器的线宽容限。

2.根据权利要求1所述的面向大气信道QAM通信系统的激光器线宽容限确定方法，其特征在于，所述QAM通信系统包括发射端和接收端；

所述发射端包括窄线宽激光器、QAM调制器、掺铒光纤放大器、发射系统；

所述接收端包括接收系统、光强传感器、光衰减器、确定功率和线宽的激光器、耦合器、平衡探测器、数字信号处理模块；所述接收系统分别连接光衰减器和光强传感器，所述数字信号处理模块包括解调模块和误码率计算模块。

3.根据权利要求1所述的面向大气信道QAM通信系统的激光器线宽容限确定方法，其特征在于，步骤S1中，计算出接收端的平均光信号强度的过程包括以下子步骤：

设接收端接收到的随时间变化的光信号强度为I_re(t)，统计得到接收端不同光信号强度的时间分布T_I；

根据下述公式计算得到接收端平均光信号强度I为：

式中，T为接收端接收光信号的总时间。

4.根据权利要求1所述的面向大气信道QAM通信系统的激光器线宽容限确定方法，其特征在于，步骤S2中，得到接收端光信号强度概率分布数据的过程包括以下子步骤：

根据接收端不同光信号强度时间分布T_I，通过接收端光信号强度的概率密度P(I)积分为1的特点，采用下述公式计算得到接收端光信号强度概率为：