自由空间光(Free Space Optics,简称FSO)通信是传输调制红外光的光通信技术,它基于光传输方式、采用红外激光承载高速信号、以大气空间为介质,用点对点或点对多点方式实现连接,是一种既有无线通信特征又有光通信高速传输优势的视距技术。 论文包括四章。 第一章首先简述了FSO的历史由来、技术优势和应用领域,以及国内外发展历程与最新研究动态。接下来,介绍了系统基本构成,并与其他无线接入方式就性能、应用等方面进行了比较。 第二章研究了地面空间光通信大气信道。首先介绍了空间光通信的光学本质、大气衰减效应与大气湍流效应,建立了大气衰减信道模型与大气湍流信道模型,从最恶劣的天气状况出发,讨论了受衰减影响的光功率变化,并就接收机误码率、通信距离及能见度之间关系进行了分析。指出了单纯提高发射功率并不能有效提高通信距离。论文还分沂了波长选择、减小误码率和提高通信可靠性等的对策,分析结果对系统设计有借鉴意义。 第三章详细介绍了空间光通信系统组成及工作原理。包括光发射子系统、光接收子系统和PAT系统。讨论了光发射光源的选择、光发射功率、光束发散角以及光学天线结构、探测器灵敏度对通信距离的影响,指出了窄束光发射和提高探测器灵敏度等加大通信距离的办法。对相干探测与非相干探测等几种光接收机接收方式进行了分析与比较。讨论了适于空间光通信PAT系统结构的设计原则,以及跟瞄系统模型,分析了数字式瞄准跟踪系统结构。在空间光通信信道编码技术研究中,从信道编码的理论依据与信道编码的分类与选择出发,讨论了信道编码的可行性方案。对交织卷积码、级联BCH码和Turbo码做了分析与对比。 第四章讨论了空间光通信的组网技术,包括网络拓扑结构、局域网的组网标准、MAC协议以及组网的实现方案等。最后简要地介绍了空间光通信波分复用(WDM)技术的应用方案。