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光 通 信
块，对其进行光电转换，低通滤波，后经模/数转换，恢复成子 2. FSO通信系统不同保护间隔下的误码率特性实验
载波的正交性，再经FFT和串/并转换后，恢复成OFDM调制前的 基于FSO通信系统的特点及原理，在16-QAM的调制方式下，
信号，最后经解调解码，还原出原始输入信号。FSO-OFDM系统 用MATLAB仿真验证不同保护间隔下的结果。在IFFT运算后加入
的信号调制与解调过程如图7所示。 信道噪声，此次试验加入了高斯白噪声(AWGN)作为实际信道的
仿真模型。在有无循环前缀的情况，对OFDM系统的误码率性能
图 7 FSO-OFDM 系统信号的调制与解调 进行仿真。设置保护间隔的时间为T1=170e-9，循环前缀的时间
为T2=T1=170e-9。
图 9 不同保护间隔下的误码率特性曲线
可以看出，由于该系统采用了正交频分复用多载波调制技
术，故可实现多个子频带信号的并行传输，大大提高了频带利
用率；且由于各子频带之间为正交关系，可使用FFT/IFFT算法
轻松实现信号调制与解调，大大减少了运算量，从而降低系统
对器件的要求。
五、激光大气传输实验与仿真
1. FSO通信系统的不同载波下的平均误码率特性实验
在本次仿真中，根据OFDM系统的基带模型，采用MATLAB编
程实现FSO-OFDM系统，对多径干扰下的FSO通信系统进行仿真实 图9红色线为没有加循环前缀的FSO系统的误码率特性曲
验，其仿真结果如图8所示。信号源是由MATLAB的随机函数产生 线，蓝色线为有循前缀的FSO系统误码率特性曲线，在高斯白
的一帧OFDM信号，采用16进制正交幅度调制(16QAM)作为调制解 噪声(AWGN)信道下，对结果进行对比分析。从图9可以看出，加
调方案，子载波数为64路，保护间隔分别为16。图8红色线为多 入循环前缀的系统的误码率性能优于没有加循环前缀的通信系
径干扰环境下单载波FSO系统的误码率特性曲线，蓝色线为多径 统。当信噪比SNR为12dB时，OFDM符号中不加保护间隔(无前缀)
干扰环境下有OFDM调制的FSO系统误码率特性曲线。 时，无线通信系统的误码率BER为0.0014；OFDM符号中加入保护
间隔时，系统的误码率BER为0.0013。
图 8 不同载波数下的误码率特性曲线
六、结论
激光大气信道问题尤其是不同湍流强度下的光强度起伏效
应等，会导致无线激光通信出现码间干扰大、链路不可靠等。
针对目前制约大气激光通信应用的主要瓶颈问题-湍流效应，文
章在深入分析无线激光通信中存在两种主要的大气信道问题的
基础上，对复杂湍流环境下的频率选择性衰落问题和多径效应
问题形成机理开展了深入研究，在给出Kolmogorov谱模型的基
础上，研究了平面波模型；利用修正的Rytov方法，建立了Log-
normal湍流信道下的高斯光束空间光通信系统模型，推导得出
了的系统光波强度的概率密度函数；设计了无线光通信系统的
OFDM多载波调制方案，构建了FSO-OFDM系统基带模式模型，并
基于该模型研究了其信号的调制与解调原理；进行了无线激光
通信系统误码率特性仿真验证，结果表明FSO-OFDM系统可支持
更高的信息传输速率，改善了激光信号大气信道传输问题，具
对比单载波无线光通信系统与FSO-OFDM通信系统的平均误 有良好的BER性能，这为突破光通信的瓶颈提供了技术方法。
码率性能曲线图，可以看出，红色线所表示的单载波光通信系
统，误码率整体高于蓝色线所表示的FSO-OFDM系统的误码率。
当系统信噪比SNR=6dB时，单载波FSO系统的误码率为0.0501， 参考文献
采用了OFDM的多载波FSO系统的误码率为0.0417。 [1] Ke X Z, Wang S. Evolution of the intensity of
说明与传统的单载波系统相比，文章所设计的多载波无线 partially coherent airy beam in atmospheric
光正交频分复用系统，能有效改善FSO通信系统的误码率特性。 turbulence[J]. Acta Photonica Sinica, 2017, 46(7):
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