自由空间光通信系统
8.光源与检测器 光发射机：
FSO光源 工作波长 850 1300-1550 10000
激光类型 VCSEL Fabry-Perot/DFB 量子级联激光器(QCL 备注 便宜,非常可用,没有主动冷却,可靠~ 10 gbps 寿命长,兼容EDFA,40 gbps 50 - 65倍的力量相比,780 - 850 nm 昂贵,非常快速和高度敏感，理想的室内元件(没有渗透通过窗口) 光探测器：
探测器 材料/结构 硅PIN 波长nm 300 – 1100 反应特性 0.5 敏感性 ~34dBm@ 155Mbps ~46dBm@ 155Mbps 0.9 增益 1 InGaAs PIN 1000 – 1700 1 ~52dBm@ 155Mbps 硅APD InGaAs APD Quantum –well and Quatum-dot 9.大气湍流的定义，影响其的参数；对自由光通信的影响：自身，分级技术，电路性能因素，光栅起伏，引起光污染之类的
（1）大气湍流定义：由于太阳辐射和气象因素所产生的大气温度的微小随机变化(1℃)所导致的大气风速的随机变化而形成。
（2）影响大气湍流参数：如温度、湿度、气压、风速等 （3）大气湍流的功率谱密度
400 – 1000 1000 – 1700 77 9 150 10 ~10,000
? Cn2：折射率结构常数
? k：波数，kl =3.3/l0, k0=1/L0
? l0和L0：湍流的内尺度与外尺度
（4）CN2：大气折射率结构常数，表示大气湍流的强弱 ? 强湍流Cn2 > 2.5x10-13 ? 弱湍流Cn2 < 6.4x10-17
? 中等湍流6.4x10-17 < Cn2 < 2.5x10-13 (5)湍流对自由空间光通信大气传输的影响
? 激光束强度、相位和传输方向均会受到扰动而出现相应的随机变化 ? 与激光束束宽ω 和湍流尺寸l 的相对大小相关 ? 2ω/ l <<1时，主要引起光束的随机漂移
? 2ω/ l ≈1时，光束截面产生随机偏转，形成到达角起伏
? 2ω/l >>1时，光束截面内包含许多湍流漩涡，引起光束强度的起伏、相位起伏和光
束扩展
10.抑制大气湍流的方法
（1）针对光束漂移和扩展问题，可通过增加激光束散角和发射功率来加以克服，但会加大系统其它部分的设计难度
(2)提高探测器的动态响应范围在一定程度上可解决光强闪烁造成的接收信号衰落问题，但受器件制造水平的限制
(3)新技术：大孔径接收、分集、部分相干光传输、时域处理与阈值优化、自适应光学、信道编码(RS 编码、LDPC 编码等) 与前向错误校正( FEC) 等技术 11.大气湍流未来的研究方向：
? 光信号大气湍流信道传输的衰落模型。 ? 自适应乘性噪声滤波技术
? 适合于无线光通信应用的收、发端机AO系统
? 实现不同大气湍流影响抑制技术的收、发端机体系结构 12.自由空间光通信设计原则：
空地激光通信总体设计方案中有关通信链路通信时段的选择一般应遵循以下的原则:
? 由于夜晚时段大气湍流强度较弱,空地激光通信可多选择夜晚时段;
? 晴天天气条件下,空地激光通信应避免在太阳光强烈的中午时段建立通信,建议多使
用清晨和下午的时段;
? 阴天天气条件下,背景光和大气湍流效应对空地激光通信链路的影响较小,因此只要
链路通信光能量能满足链路功率分配指标要求,空地激光通信链路适合在阴天天气条件下进行。
13.自由空间光通信（FSO）存在的问题：
（1）FSO是一种视距宽带通信技术，传输距离与信号质量的矛盾非常突出，当传输超过一定距离时波束就会变宽导致难以被接收点正确接收。目前，在1km以下才能获得最佳的效果和质量，最远只能达到4Km。多种因素影响其达不到99.999%（五个9）的稳定性。
（2）FSO系统性能对天气非常敏感是FSO的另一个主要问题。晴天对FSO传输质量的影响最小，而雨、雪和雾对传输质量的影响则较大。据测试，FSO受天气影响的衰减经验值分别为：晴天，5-15db/km、雨，20-50db/km、雪，50-150db/km、雾，50-300db/km。国外为解决这个难题，一般会采用更高功率的激光器二极管、更先进的光学器件和多光束来解决。
（3）城市内，由于建筑物的阻隔、晃动将影响两个点之间的激光对准。
（4）激光的安全问题也会影响其使用，超过一定功率的激光可能对人眼产生影响，人体也可能被激光系统释放的能量伤害。所以产品要符合眼睛安全标准
4.可见光通信——康
一、可见光通信的优点
安全性好、使用的标准IEEE 802.15.7 Task、噪声源、有限范围、移动有限、低功耗、体积小、抗电磁干扰性强。 可见光通信的缺点
质地脆，机械强度差；光前的切断和接续需要一定的设备和技术
二、系统结构：计算机、可见光无线集线器、可见光通信适配器、白光LED光源、光电探测器及相应信号处理单元组成。 三、光源：“用户光源”（装在适配器上，具有较小的发射面积，且经过简单的准直），“主光源”（白光LED阵列灯，也可用于室内【通信和照明】） 四、链路结构特点： 上行链路：终端发射基站接收 下行链路：基站发射和终端接收。（上下行链路特点：可同时收发信息）发射包括白光LED光和相应信号处理单元，接收部分主要是光电检测器和相应信号单元
VLC的技术限制因素
白光LED有限的带宽限制了传输速率
改进技术：蓝光过滤、预均衡技术、后均衡技术、OFDM、波分复用（ＷＤＭ）、高阶调制格式、光ＭＩＭＯ技术