Page 37 - 网络电信2020年4月刊上

流中传播的平面波的对数幅度波动方差如下。 1. OFDM
水平均匀路径： 正交频分复用(OFDM)的概念于20世纪50 ~ 60年代提出，属多
载波调制。正交频分复用(OFDM)技术可用于通过串行到并行转
换来转换高速数据流 [12] ，从而相对增加每个子载波上的数据符
斜程传输路径： 号的持续时间，减少由信道的时间弥散带来ISI(intersymbol
interference)。其调制原理图如图4所示。

图 4 OFDM 调制原理
式中：φ为天顶角(φ<60°)，secφ为对斜程路径的修正因
子。
基于Kolmogorov折射率功率谱模型，在大气湍流中传播的
球面波的对数幅度波动方差如下。
水平均匀路径：

斜程传输路径：
与其它调制方式相比，正交频分复用技术OFDM具有频带利
用率高、抗噪音干扰能力强、抗窄带干扰能力强、抗多径衰落
3. 光波强度的概率密度分布 能力强等特点。它的本质是将信道分成若干正交子信道，将高
假设大气湍流介质中的光波振幅为A，定义对数光强起伏方 速数据信号转换成并行的低速子数据流，进行并行传输。其并
2
差σ 1 为 行传输原理图如图5所示。
图 5 OFDM 多载波并行传输原理图
对于平面波水平均匀路径传输，对数光强起伏方差可写为

上式也称作Rytov方差 [13] 。自由空间(无湍流)中的光强
2
I 0 =A 0 ，则对数光强为
2. 系统建模
文章采用频谱效率高、抗大气效应能力强的OFDM新型传输
因此 技术，并充分考虑FSO通信系统的特点及OFDM技术的调制原理，
I=I 0 exp(l) (12) 将二者进行技术融合，构建出了FSO-OFDM系统的基带模式结构
为了得到光波强度的概率密度函数，采用变量替换： 图，主要包括OFDM调制模块、电光转换模块、大气信道模块、
光电转换模块以及OFDM解调模块。如图6所示。

图 6 FSO-OFDM 系统基带模型图
又基于对数振幅x的概率密度函数可表示为

2
其中：E(x)为x的均值，σ x 为对数振幅方差，也称为Rytov
方差。
将式(14)代入式(13)中，得到Log-normal概率密度分布函
数为 3. 系统光信号调制与解调
基于所搭建的无线光通信正交频分复用FSOOFDM系统基带模
型，实现对大气激光通信系统光信号的调制与解调。首先，当
二进制信号源的信号发出后，由数据编码调制输出给串并转换
其中： 模块，进行串并转换，再进行IFFT交换，然后经过数模转换及
滤波后，进行电光转换，即成为了OFDM调制后的信号s(t)；
四、激光大气传输模型建立 该信号经过大气信道后，发送至FSO-OFDM系统的接收模

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