1、的数目，是栅格距。通过快速傅里叶变换，可以得到时域空间中的相位屏为，其中，表示快速傅里叶变换，是个均值为方差为的维的复随机数数组。从大气折射率变动频谱到相位频谱再到相位屏的生成，除了复随机数矩阵以外，其它所有参数都是给定值，也即固定值。由此可以看出，大气相位屏的随机性完全由复随机数矩阵来控制，这也保证了仿真大气湍流的真实性，同时，这也意味着生成的相位屏只能使用次，下次再要用到时必须重新生成。光在自由空间中的传输得到相位屏之后，我们考虑光束在大气湍流下的传输过程，如下图。传输的光场用表示。为复数矩阵，它的模值表示光场的幅度，它的角度表示光场的相位信息。根据图，激光传输分为两个部分相位屏间的传输和穿越相位屏的传输。万方数据南京邮电大学硕士研究生学位。
2、栅格元素的数目栅格间距相位屏数初始光强个单位波长总传输距离万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章基于复用的通信方案与大气湍流效应束腰半径大气折射率结构参数湍流外尺度湍流内尺度大气湍流对光束影响的仿真不同传输距离下有无大气湍流的对比图显示了不同传输距离下有无大气湍流对零模式光传输的影响。在无大气湍流影响时，如图，在接收端和发射端的光斑形状无明显区别，传输效果很好。所不同的是光斑随光的传输而增大，即表现为传输扩散，而且随传输距离的加大，传输扩散现象也越严重。传输扩散的发生与光自身的特点有关，光的束腰半径随传输距离的增大而增大，这也与实际理论相符合。图大气湍流对自由空间态传输的影响。当加入大气频谱产生的随机相位屏后，情况则完全不同。图显示。
3、态波前畸变。研究结果表明，波前纠正方法能明显减弱大气湍流对光束造成的失真影响，在弱中强大气湍流下都能使系统性能得到定程度的改善。当使用，子信道时，系统误码率可以降低到个数量级。最后，论文研究了种基于线性解相关多用户检测的复用通信方案。大气湍流使得不同态间正交性不再保持，致使不同态间功率迁移，从而导致通信系统产生多址干扰。态多用户检测方法可有效地利用态间的串扰信息，减弱大气湍流引起的串扰。数值计算结果表明，线性解相关态多用户检测方法能够定程度减弱态间的串扰，使得各子信道间的相关性减弱，提高通信系统性能。在弱中强度湍流情况下，使用，子信道时，系统误码率可以降低到个数量级。关键词自由空间光通信，轨道角动量，复用，大气湍流，纠错编码，算法，多用户检测万方数据，。
4、为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档允许论文被查阅和借阅可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相致。论文的公布包括刊登授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名日期研究生签名导师签名日期万方数据摘要基于轨道角动量复用的自由空间光通信系统能极大地提升系统的传。
5、而产生随机的改变，光信号质量受到损害影响，出现光束截面内的强度起伏闪烁光束的弯曲和漂移以及光束弥散畸变等情况的现象。研究结果表明大气湍流对自由空间光传输的影响，可以等效为光束在系列的随机相位屏间自由传输。相位屏能引起光束相位的随机改变，从而导致光束幅值的变化，以此便可模拟出大气湍流效应对态信息传输的影响。随机分布相位屏是反映大气折射率变动的随机复域值。假设光束的传输发生在方向上，则相位屏平面为平面。在模拟过程中，随机相位屏可用复数矩阵表示，它的随机分布方差取决于大气折射率变动频谱，反映大气折射率变动对光束相位的影响。大气折射率变动频谱有很多种形式，常见的较为简单的是大气折射率变动频谱万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章基于复用的通信方。
6、了当时在不同传输距离下加入随机相位屏后传输光束的光强度。由图可以明显看出，在相同条件下，在加入相位屏之后，在接收端看到的光束光斑产生了明显的变形。光斑内部不在呈现高斯分布，而是部分地方稍强部分地方稍弱的随机分布。同时，万方数据单位代码密级公开硕士学位论文论文题目大气湍流对轨道角动量新型通信复用体制干扰的应对方法研究王孛赵生妹教授信号与信息处理无线通信与信号处理技术工学硕士年月学号姓名导师学科专业研究方向申请学位类别论文提交日期万方数据万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含。
7、论文第二章基于复用的通信方案与大气湍流效应光束在相位屏之间传输是自由空间的传输过程。传输光束可以利用标准傅里叶光学技术在域和域之间转换。光束在自由空间传输条件下，域中的传输操作为，其中，为传输距离，也即是相位屏间距，是激光束的波数。在自由空间传输条件下，光束之所以要进行式的操作，这是由光束自由空间传输特性决定的。图光束在大气湍流下的传输过程。穿越相位屏的传输，即光从相位屏穿过的过程，相对比较简单。随机相位屏的作用就是对光束附加上随机相位，使其偏离原本的路径，从而造成光斑部分地方稍弱，部分地方稍强。综合上述两点，我们可以得到个连贯的过程首先，光束穿过相位屏，光场受到相位屏的影响，被附加了个随机相位，利用等式，光场变为，其中是。
8、相位屏。在到达下个相位屏之前，光束在自由空间中传输，利用等式和等式，当到达下个相位屏时光场的幅度为，当到第二个相位屏时，这个过程将被重复，由，代替如此直到到达接收端。万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章基于复用的通信方案与大气湍流效应大气湍流对通信系统的影响在自由空间光通信过程中，由于大气中的气体分子水雾气溶胶等粒子的几何尺寸与半导体激光波长相当甚至更小，这将引起吸收散射等大气衰减效应同时，大气湍流的扰动将引起光斑的漂移和闪烁，光信号将受到严重干扰，导致光通信系统的通信质量下降甚至通信中断，。相比大气衰减效应，大气湍流效应对光通信系统的影响更大，研究大气湍流对通信系统的影响具有重要的参考价值。对于湍流大气中光通信仿真的研究，国内外般。
9、在大气中传输时会受到多种线性和非线性的大气效应的影响，使光束失真，限制了长距离的高效传输。线性效应是影响光波传输的主要过程，表现为大气分子和气溶胶的吸收与散射，大气折射，大气湍流导致的激光扩展漂移闪烁和相干性损失。大气中的光通信的主要问题是光强度的衰减和接收光信号的波动。光强度的衰减是由因雾雪雨等气溶胶与气体分子导致的吸收散射和折射所引起的，即大气衰减效应接收光信号的波动是由地球大气折射率的随机变化，即大气湍流，引起的光波波前畸变造成的。相对于大气衰减效应，大气湍流效应对光通信系统的影响更大，研究大气湍流模型将对自由空间光通信系统设计具有重要的参考价值。随机相位屏大气湍流效应，实际上是指光信号在大气折射率起伏场中传输，其光波参量受到大气折射率变化的影响。
10、案与大气湍流效应由定义的更加复杂和详细的大气折射率变动频谱表达为，其中，是大气折射率结构常数我们通常用它来描述大气湍流的强度，和分别是湍流的外尺度和内尺度和分别是轴和轴方向上的频率波数谱数据。表示频率波数谱复合参数。波数表示在波传播的方向上单位长度内的波周数目常写为，其倒数为波长，。在理论物理中定义为，意为长度上出现的全波数目。和是维频率波数谱数据，它是个维数组。则是轴和轴方向上两个和数组的结合。在三维空间上有。由折射率频谱和相位频谱间关系，可以获得，相位屏相位频谱的方差为，其中，为传输的距离，为栅格元素。
11、输速率，且不需要额外的谱带宽。然而，光的轨道角动量态在自由空间传输时，不可避免地受到大气湍流的影响。研究抑制大气湍流对态复用通信干扰的应对方法具有重要的理论意义和参考价值。本文从抑制大气湍流对单态的干扰影响和态间的串扰影响两方面进行研究。首先利用大气湍流模型，数值模拟大气湍流效应对光自由空间传输的干扰。在此基础上，结合信道纠错编码方法，研究了种基于纠错编码抑制湍流干扰的复用通信方案，分析系统误码率的变化。数值仿真结果表明，纠错编码方法可以有效地抑制大气湍流噪声对复用通信系统可靠性的影响。在弱中强度湍流情况下，系统误码率可以降低到个数量级。然后，论文研究了种基于波前纠正算法抑制湍流干扰的复用通信方案，通过波前纠正方法，获得相位补偿，纠正大气湍流引起的叠加。
12、都采用随机相位屏来模拟激光在大气中的传输现象。本文将采用傅里叶变换产生多重相位屏的方法对激光在大气湍流中的传输进行仿真研究。大气湍流模型参数设置采用节中建立的模型。高斯激光束从发射端射出，经过系列随机相位屏组成的大气湍流信道，传输距离后到达接收端。高斯激光束为平面光，我们把光场在平面上的截面分成的二维像素矩阵，每个像素大小为，数值仿真域大小为。假设激光束沿水平方向传输，大气折射率结构参数为常数，。本章主要使用大气频谱产生随机相位屏，并假设大气湍流由个等间距的随机相位屏来模拟仿真。选择发射激光波长为，高斯激光束的束腰半径。传输距离。初始光强个单位个单位相当于个光子。如表所示，给出了本章中仿真所需的各种常量和变量的值。表仿真参数数值参数名仿真值。
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