基于离散时间模拟传输的抗大气湍流自由空间光通信系统

《Science China-Information Sciences》：Atmospheric turbulence-immune free space optical communication system based on discrete-time analog transmission

大气湍流下新型DTAT-FSO通信方案通过联合信源编码与调制实现自适应传输，相比传统TD-FSO在IM/DD和相干系统中分别提升2.5dB和0.8dB灵敏度，且能自动优化图像传输质量。

　　

摘要

为了有效减轻大气湍流的影响，提出了一种新型的离散时间模拟传输自由空间光通信（DTAT-FSO）方案。该方案通过联合源信道编码和调制将信息源直接映射为离散时间模拟符号。与传统的数字自由空间光通信（TD-FSO）方案不同，DTAT-FSO方法能够自动适应信道状态的变化，无需调整具体的调制和编码方案。在强度调制/直接检测（IM/DD）和相干FSO系统中，对DTAT-FSO系统的性能进行了评估，用于高分辨率图像传输。结果表明，DTAT-FSO在较低接收光功率（ROP）下仍能可靠地传输图像，并在高接收光功率下自动提升图像质量，而TD-FSO在信道状态变化时会出现性能急剧下降或趋于平稳的现象。与TD-FSO方案相比，DTAT-FSO在IM/DD FSO系统中使接收灵敏度提高了2.5 dB，在相干FSO系统中提高了0.8 dB，并且在相同的接收光功率下实现了更优秀的图像保真度。DTAT-FSO的自动适应特性和提升的性能表明其在地面、空中和卫星光通信网络中的应用潜力，能够有效应对大气湍流带来的挑战。