摘要：激光通信在应用的过程中具有高效率、抗干扰和隐身传输等通信特点，为通信领域开辟了新道路。但是在实际应用的过程中，激光通信很容易受到大气环境的干扰，影响激光信息的传输。进而，本文通过进行空间分集系统模型的建设，对激光通信进行了试验探究，分析了空间分集技术在航空激光通信中的具体应用。
关键词：空间分集技术；航空激光通信；应用
一、航空激光通信及存在的问题
1、航空激光通信
激光通信通信领域有着传播速率、抗干扰能力强、隐身传输等特点，为空间通信技术提供新的发展方向。将激光通信应用在实际的信息传输时，可以在空间通信系统中建立一个新的网络信息平台。航空激光通讯可以实现各个形式的信息传递，在航空事业的发展中可以为其建立多个地方的信息传递节点，各个节点间可以进行数据信息的传输，可以形成一个新型的信息通信系统，在空中进行信息的发送与接受，可以有效提高信息传输的安全性和有效性。
2、航空激光通信面临的问题
在实际的激光通信网络的建设过程中，许多外界因素会影响实际的信号接收。在大气环境中，会对激光信号产生吸收的效果，同时还会对传播的信号进行干扰甚至会发生散射效果，影响信息通信的正常进行。有时在应用激光通信时，在大气的传播过程中会降低信息传播的强度，有时还会出现传播中断的现象，这对激光通信的质量和效率有着极大的影响，想要激光通信技术更好的发展，首先要将激光通信受到大气干扰而发生变化的问题处理好，才可以进行技术水平的提升。可以利用多个渠道发射和接收激光信号，在该条件下发射的激光信号不会受到大气影响而发生散射的情况，在进行激光信号的接收时，也可以降低大气对激光的一些反应，同时可以强化激光信号的存在。激光信号在大气中传播的过程中，还可能会出现弱湍流效应，而针对这种情况，可以采用空间分级技术中的无线信号传播与接收原理来进行分析处理。但是对于激光信号终端传输的问题还没有得到有效处理，另外，在控制大气中噪音对激光信息传播通道的影响时，也没有对计算出具体的数据信息。
接下来，本文在大气环境良好、天气晴朗的条件进行航空激光通信中空间分集技术具体用进行研究和探讨，分析出可以应用在航空激光通信中科学、合理的分集技术处理方案。
二、空间分集技术
激光信号传输的过程中，经过大气环境时会产生光学反应，而导致传播的信号发生变化，无法保证传输信号的准确性。而应用两个孔径对信号进行传输和接收，在一定程度上不会受到大气环境中影响，导致信号发生变化的概率会比较小，根据这个现象可以将其应用在激光通信中实现两个孔径的信号接收，各自进行同一种信号的传输和接收，在将其合并到一起，减少了大气对激光信号的影响，这种将信号分开接收和传输的方法就是空间分集。
空间分集技术的应用效率信号传输的距离有着一定的关系，首先是利用空间领域来进行光信号的收集，而光信号在大气中的传输距离越长，也容易受到大气环境的影响，最后接受的信号强度就越差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以，提高信号接收的强度和质量，将空间分集技术的作用充分发挥出来，就需要缩短空间距离，实现光信号的分集接收。
三、系统模型
由于激光信号的通信通道会受到大气环境干扰，有些信号会被大气吸收或者发生折散现象，降低了激光信号的传播效率，影响了激光信号的传播质量。在大气环境比较恶劣的条件下，还会出现传输路径偏移、闪烁的情况。本文在进行试验的过程中，设置的大气条件是晴朗的状态下，气候环境稳定，没有雨水雷电等恶劣情况。在进行激光信号的设定时，需要考虑到激光信号在大气传输过程中的相干性，一定要在最大限度内减少激光信号传播的相干性，保证信号传播质量。
四、性能分析
1、中断概率
在长时平均误码率条件下，深度衰落机间激光链路通常面临 1～100ms的中断，通过链路性能度量指标中断概率进行链路性能检测。中断概率定义为短时间内误码率高于系统误码率门限的概率，中断概率是数据通信网络中链路的重要参数，同时在航空激光网络的传输层和网络层协议设计中起决定性作用。
2、数值仿真
系统分集数n是影响接收分集系统性能的重要因素之一，采用蒙特卡罗积分方法分析了在分集数n不同的情况下并与等增益合并、最佳合并的功率增益，以及当接收分集数趋向于无穷时二者的功率增益极限，同时对比了最佳合并、并与等增益合并、最大选择合并和无分集系统的中断概率随链路余量的变化趋势。
并与等增益合并和最佳合并接收分集的功率增益均随分集数的增大而不断增大，但随着分集数不断增大，功率增益增长的幅度逐渐降低。系统处于较强湍流强度和较低中断概率时并与等增益合并和最佳合并 均能够获得较大的功率增益，且二者的功率增益几乎相等，最佳合并分集系统并未体现出其性能优势；这是因为深度衰落通常是随机产生的，最佳合并的加权因子无法即时反映所有路径信道增益的变化，因而无法实现真正的最佳合并过程。
当接收器数量趋向无穷时，并与等增益合并和最佳合并接收分集系统的功率增益随中断概率的变化曲线，从试验结果可知接收分集系统通过增加接收器数量可获得的功率增益极限，系统功率增益极限可通过合适数量的接收器获得，当湍流强度较高及中断概率较低时，系统获得较高的功率增益；并与等增益合并和最佳合并均获得与单接收系统相比显著的功率增益，最佳合并分集系统在低、中、高不同湍流条件下的功率增益均优于并与等增益合并系统，但相较于并与等增益合并其功率增益优势并不显著。
结语：在晴朗大气激光通信系统中大气湍流会造成严重的传输损失，因此对于可靠通信必须采用有效缓解技术来提高传输可靠性。分析了最佳合并接收分集的功率增益和中断概率性能，并与等增益合并分集和最大选择合并分集系统进行了比较，得到最终结论，将其应用在航空激光通信中可以有效改善大气湍流对激光通信传输造成的影响。
参考文献：
[1]蒋帅.基于空间激光通信中MIMO分集技术的研究[J].科技资讯，2013（33）：9-10.
[2]蒋龙.自由空间光通信中空间分集技术的性能和应用研究[D].北京邮电大学，2014.
论文作者:褚鑫
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/10/1
标签：激光论文; 增益论文; 信号论文; 分集论文; 通信论文; 大气论文; 功率论文; 《基层建设》2018年第25期论文;