Объединяющая статистическая модель атмосферной оптической сцинтилляции

В последнее время атмосферная оптическая связь привлекает значительное внимание как средство организации беспроводных линий связи с высокой скоростью передачи данных. Благодаря узкой диаграмме направленности и отсутствию требований к лицензированию по сравнению с микроволновыми системами атмосферные оптические системы являются подходящими кандидатами для защищённой, высокоскоростной, экономичной широкополосной связи. Кроме того, атмосферная беспроводная оптическая связь в свободном пространстве (FSO) менее восприимчива к радиопомехам, чем радиобеспроводная связь. Поэтому системы связи FSO представляют собой перспективную альтернативу для решения проблемы «последней мили», прежде всего в густонаселённых городских районах. Однако даже в условиях ясного неба беспроводные оптические линии могут испытывать замирания из-за атмосферной турбулентности. В этом отношении неоднородности температуры и давления атмосферы приводят к изменениям показателя преломления вдоль трассы передачи. Эти случайные изменения показателя преломления могут вызывать потери мощности на приёмнике и, в конечном счёте, флуктуации как интенсивности, так и фазы оптической волны, распространяющейся в этой среде. Такие флуктуации могут повышать вероятность ошибок в линии связи, ограничивая характеристики коммуникационных систем. В данном сценарии замирания, обусловленные турбулентностью, называются сцинтилляцией. Надёжность оптической системы, работающей в описанной выше среде, может быть оценена с помощью математической модели функции плотности вероятности (PDF) случайно флуктуирующего сигнала иррадианса. Поэтому одной из целей исследования распространения оптических волн в турбулентной среде является поиск удобной для анализа функции плотности вероятности иррадианса при всех режимах его флуктуаций. Цель данной главы — разработать новую удобную для анализа модель функции плотности вероятности флуктуаций иррадианса неограниченного оптического волнового фронта (плоских и сферических волн), распространяющегося в однородной изотропной турбулентности, для объяснения фокусировки и сильной турбулен...