1 引 言

逆向调制激光通信技术是在传统激光通信技术的基础上,用逆向调制终端代替传统无线激光通信的一个终端,从而达到了减轻终端的体积、重量和功耗的目的,更有利于工作在卫星、无人机等载荷受限的运动平台。同时该技术也继承了传统大气激光通信带宽大,抗干扰能力强等优点[1-2]。美国海军实验室早在20世纪八九十年代就开始该项目的研究,2008年利用逆向调制激光通信系统进行了从切萨皮克湾到蒂尔曼岛距离16 km的激光通信实验[3]。在逆向调制激光通信系统中,激光传输的距离是传统激光通信距离的两倍,因此,大气衰减和大气湍流对于通信质量的影响更为严重。特别是光强闪烁效应极大地增加了系统的误码率,影响了激光通信系统的可靠性。逆向调制阵列激光通信技术是将逆向调制端上单个的逆向调制器用逆向调制阵列代替,从而减弱光强起伏,实现有效的信道补偿,达到抑制大气湍流的目的。本文针对逆向调制激光通信链路特点,分析了采用逆向调制阵列进行激光通信的误码率特性证明了逆向调制阵列可以有效的抑制大气湍流,提高逆向调制激光通信系统性能。

将患者进行静脉麻醉,并泵入0.9%生理盐水使其膨宫,膨宫压力通常为16~22Kpa。在患者的憩室旁,用宫腔镜电切环将病变坏死的组织切去,使憩室变浅,再用球形电极对手术点附近的出血点与增生血管进行电凝止血。

2 逆向调制阵列激光通信大气信道传输模型

逆向调制激光通信系统主要分为主动端和逆向调制端,主动端由激光发射装置、信号接收装置以及对准装置组成,逆向调制端主要由逆向调制阵列构成，如图1所示。该系统工作时,首先由主动端的对准装置进行捕获、跟踪和瞄准,然后激光发射装置向逆向调制端发射未经调制的连续激光束,逆向调制端在探测到有激光射入之后,逆向调制阵列开始工作,逆向调制器将相同的信号加载到接收到的激光束上并反射回发射端,主动端的信号接受装置将信号接收并解调出来就得到了想要传输的信息。

  

图1 逆向调制阵列大气激光通信示意图Fig.1 Schematic diagram for the atmosphere laser communication technology based on Modulating Retro-Reflector array

2.1 正向传输光束的光强分析

在正向链路传输过程中,主动端发射连续的未经编码的激光束到逆向调制端,这类似于单光束发射多光束接收的过程,在这个过程中虽然没有信息的传输,但是激光束在经过大气信道的过程中,大气湍流对光束的质量还是存在很大的影响。正向链路示意图如图2所示。

  

图2 正向链路示意图Fig.2 Schematic diagram for forward link

一般情况下,激光束在经准直扩束之后,在远场时,可以近似地将其认为是平面波。Andrews等对阵列接收和大孔径接收进行了对比,导出了阵列接收的孔径平均因子公式[4]:

 

(1)

其中,D′为逆向调制阵列中每个接收镜头的孔径尺寸,M为阵列接收孔径中子孔径的数目。在不考虑内外尺度的影响下,平面波在大气湍流中传播的光强起伏方差为:

 

假设大气湍流是平稳的且各项同性的,n个逆向调制器反射的n束激光沿z轴传输,逆向调制的圆心均匀分布在半径为R的圆上,每个逆向调制器的距离为L,传输距离为z。为了使逆向调制阵列可以有效地抑制大气湍流,首先要考虑其反射光束在传输中的空间相干性。大气湍流的相干长度ρ0和第一菲涅尔区半径是两个重要的参量,ρ0的表达式为:

(2)

其中,为传输距离；k=2π/λ为波数；为Rytov方差。

图3是在接受总面积相同时,不同数目的逆向调制器组成的逆向调制阵列进行接收时的孔径平均因子,其中传输距离为1000 m,激光波长为1550 nm,大气湍流强度可以看出:①随着逆向调制阵列接收孔径面积的增大,孔径平均因子减小得很快,但是当孔径增大到一定程度的时候孔径平均因子的减小趋于平缓；②随着组成逆向调制阵列的孔径数目的增加,其接收性能明显提高。

(6)圩堤防洪建设与圩内排涝建设不同步,排涝建设相对滞后。圩堤防洪能力提高后,圩内排涝标准和排涝能力没有提高,汛期防御了外河洪水,但圩内涝灾严重,不能有效发挥工程效益。

图4是采用三个逆向调制器组成的逆向调制阵列,工作在不同的大气湍流条件下逆向调制阵列接收时的孔径平均因子,其中传输距离为1000 m,激光波长为1550 nm。可以看出,采用逆向调制阵列对在弱大气湍流条件下,孔径平均因子减小趋势比较陡峭。

  

图3 不同数目逆向调制器对应的孔径平均因子Fig.3 Aperture averaging factor to different number of Modulating Retro-Reflector

  

图4 三逆向调制器,不同大气条件下孔径平均因子Fig.4 Aperture averaging with different Atmospheric turbulence intensity

通过逆向调制阵列接收的孔径平均因子,可以得到其作为接受端的信噪比。假设总的噪声为高斯白噪声,在逆向调制端输出电流是随机变化的,i=iS+iN(iS为信号电流,iN为噪声电流在不考虑光束拓展的情况下,经过湍流后的信噪比为[5]:

马铃薯钙素营养研究进展……………………………………………………………………… 贾立国，李 利，秦永林，樊明寿（72）

 

(3)

式中,SSNR0为无湍流时的信噪比；A为孔径平均因子；为光强起伏方差。

对于逆向调制阵列激光通信系统,其正向链路是没有信息传输的,但是为了方便研究整个系统的误码率特性,我们可以将正向链路传输的连续激光看作是在进行开/关键控(OOK)调制的强度调制/直接探测(IM/DD)下的连续的“1”信号。这样在正向链路中假设信道为高斯白噪声信道,在非相干检测下,正向链路的误码率为[6]:

扩展性腹部创伤超声重点评估（eFAST）指的是临床医师对创伤患者实施床旁超声评估，判断受损情况的方式，这项技术是基于FAST方案改进的一项新型方法，由于效果明显，受到了很多患者和医疗工作者的认可，在全世界范围内广泛应用[1]。我院为了对其实际效果进行深入探究分析，选取了部分患者作为观察对象进行研究，现将报道整理如下。

 

(4)

把式(4)代入式(3)得:

在当下这种劳务派遣制度中，雇佣关系不够明确，多数没有签订劳动合同，一旦出现伤亡事故，维权难度大，对打工者及其家庭来说，就是重大打击。不但会造成家庭返贫，也会给当地政府带来不小的负担。

 

(5)

2.2 逆向调制阵列的多光束大气传输分析

对于有限的接收孔径(Dr>0),接收端实际探测到的光功率为接收孔径平面区域内叠加光强I(x,y)的积分。定义积分光强为:

  

图5 逆向链路示意图Fig.5 Schematic diagram for reverse link

 

(6)

随着湍流强度的增强和通信距离的增大,ρ0将减小。在强湍流区域或长距离传输的情况下,接收平面场的横向相干长度远小于

本研究探讨了老年脑卒中合并H型高血压与心-踝指数、颈动脉中膜厚度之间相关性，评估高同型半胱氨酸对动脉功能及结构的影响，为诊断和治疗老年脑卒中合并H型高血压提供一定的理论依据。

因此光接收机接收到激光信号时,其误码率为：

 

(7)

取传输距离z=1 km,激光波长λ=1550 nm,第一菲涅尔区半径在满足逆向调制器之间距离L大于的情况下,取大气湍流强度得到接收端接收到的光强概率密度曲线。

 

(8)

令逆向调制阵列反射的n束激光束在接收孔径平面域内的点(x,y)处的瞬时叠加光强为I(x,y)。所有反射光束在接收点上光强Ik(k=1～n)的统计特性服从相同的负指数分布,Ik统计独立,且对I的贡献相同,则：

As the understanding of myocardial protection improved,the use of mildly hypertrophic left ventricles with short ischaemic times were also proposed with the caveat that there were no ECG changes[116].

 

(9)

I(x,y)的概率密度函数为[7]：

 

(10)

在逆向链路中,逆向调制阵列中的每个调制器将相同的信息同时调制到接收到的光束上并且原路返回到主动端。此时可以将每个逆向调制器看作是一个光源,整个逆向链路就可视为一个多光束发射系统。每个光源发出的光束在接收端进行非相干叠加,从而达到了平滑光强起伏的作用。如图5所示。

 

(11)

其中,ar(x,y)是接收孔径权重函数:

 

(12)

为满足系统通信要求,应该尽可能减少接收端接收到的各反射光束之间的相干性,因此引入近似条件:

 

(13)

采用逆向调制阵列,在接收端接收到的对数振幅是由比单光束数量更多的独立散元求和得到的,假设接收孔径Dr足够大,孔径内包含互不相干散元m个,积分光强的概率密度函数为:

 

 

(14)

式中,为互不相干散元的数目。

在强湍流或者长距离传输的情况下,光束会处于方差饱和的闪烁区域,此时根据Dashen路径积分原理。单光束传输接收的光强满足负指数分布,其分布形式为:

根据图6分析,在其他条件不变的情况下,随着反射光束数目的增加,光强概率分布逐渐由负指数分布趋近于正态分布。

  

图6 不同数目逆向调制器反射时的光强概率密度函数Fig.6 Intensity probability distribution with different number of reflected beams

3 激光通信系统的误码率分析

在弱起伏区对数振幅的起伏统计服从正态分布,对数辐射强度的起伏也服从正态分布,即激光信号闪烁是对数正态分布。假设对数振幅χ的均值为〈χ〉,方差为的正态分布,则对数光强起伏方差与对数振幅方差的关系式为[8]:

 

(15)

在通信系统中,从发射端发射的激光镜准直扩束后可以当成地平面波来处理,对于平面波：

 

(16)

依据Rytov近似,当光束通过光强起伏方差小于0.35的弱湍流区域时,大气的闪烁概率分布是对数正态分布,其分布形式为:

（1）利用Aspen plus的Radfrac模块比较了不同萃取剂在相同条件下的分离效果，筛选出合适的萃取剂为乙二醇；

由表1我们可以看出，工业企业应收账款净额2013年较2012年上涨 11.19%，2014 年较 2013 年上涨 11.23%，2015 年则上涨11.46%，2016年上涨11.68%。应收账款作为企业资产中流动性较强的流动资产，长期的占用使得企业在运营过程中缺失了这部分资产为企业带来的长远利益。并且，应收账款的账龄越长，企业面临坏账风险的概率就越大。因此，企业管理层对客户信用信息管理日益重视，以实现降低企业应收账款风险的目的。

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(17)

式中:

 

(18)

根据式(15)和式(16)可得到误码率公式为：

 

(19)

对于逆向调制阵列来说,接收端的对数振幅方差为:

 

(20)

式中,n为反射光束数目；γ为归一化相关系数。当γ=0表示各光束之间相互独立,此时当γ=1时,各光束则会完全相关,此时逆向链路的闪烁方差与单个逆向调制器反射的起伏方差相等,也就是结合式(17)和式(18)可得逆向链路的系统的误码率为:

 

(21)

就整个逆向调制激光通信系统而言,误码率特性应由正向链路误码率和逆向链路误码率共同决定,从逆向调制激光通信原理上分析,逆向调制阵列接收到的光束进行调制分为一下几种情况:①接收到的信号是“1”,调制信号为“0”,该情况对误码率无影响；②接收到的信号是“1”,调制信号为“0”,该情况对误码率无影响；③接收到的信号是“0”,调制信号为“1”,该情况对误码率有影响；④接收到的信号是“0”,调制信号为“0”,该情况对误码率有影响。所以,整个系统的误码率为正向传输正确的情况下逆向链路的误码率加上正向链路发生误码的情况下调制“1”的概率。

RBER=RBER-R(1-RBER-F)+(0.5×RBER-F)

(22)

将式(5)和式(21)代入到式(22)中即可得到逆向调制阵列激光通信系统的误码率。取传输距离z=1 km,激光波长λ=1550 nm,单个逆向调制器孔径为2 cm,取大气湍流强度得到系统误码率与传输距离之间的曲线，如图7所示。

水利水电工程项目的工程建设需要重视技术运行管理，根据施工流程建立技术运行管控制度，将相应技术责任落实到责任人，结合工程项目的实际状况，能够做到施工运行的动态管理机制，具体问题具体分析，遇到问题解决问题，保证施工技术的可发展性，保证各项生产运行活动都能够在运行管控制度范围内容。同时施工技术管理还需要重视管控方法的转化，应用现场监督、突击检查、定期监督等方法构建完善的管理体系，保证施工技术可以有效落实。在监督及检查工作中发现施工技术应用问题，需要及时进行技术完善和调整，并对相关责任人采取追责的惩处方式，以提升施工作业人员及施工技术管理人员对于技术的重要性认识[2]。

  

图7 不同数目逆向调制器系统误码率Fig.7 BER with different number of reflected beams

根据图线分析,采用逆向调制阵列进行激光通信可以有效地提高通信的系统的误码率,增加有效地通信距离。组成逆向调制阵列的调制器数量越多,对通信质量的改善效果更明显。

4 结 论

本文建立了逆向调制激光通信系统误码率模型,分析了采用逆向调制阵列时系统的误码率特性。结果表明采用逆向调制阵列进行激光通信可以有效的减弱大气湍流效应对激光通信系统的影响,降低误码率,大大改善系统的通信性能。选用大孔径的逆向调制器以及增加逆向调制器数目都可以较好的改善系统性能。为逆向调制激光通信系统中的逆向调制阵列设计提供了很好的参考。

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