信号处理算法改善了自由空间光学测试中的湍流

信号处理算法改善了自由空间光学测试中的湍流

• 阿斯顿大学的研究人员发现，优化光束有助于解决自由空间光通信中的大气湍流问题
• *试验中使用了连续干扰抵消算法
• 研究使高速FSO通信更接近现实
• 研究表明，新的信号处理算法有助于减轻自由空间光学实验中湍流的影响，有可能使“自由空间”互联网更接近现实。

来自阿斯顿大学阿斯顿光子技术研究所和格拉斯哥大学的研究团队使用了商用光子灯笼、商用应答器和空间光调制器来模拟湍流。通过应用连续干扰抵消数字信号处理算法，他们取得了创纪录的结果。

该研究结果发表在IEEE光波技术杂志上。

自由空间光学技术通过我们周围的空气(称为“自由空间”)以光的形式无线传输数据，用于电信或计算机网络。由于自由空间光通信不需要昂贵的光纤电缆铺设，它被视为一项令人兴奋的发展，可以将通信带到现有基础设施有限的地方。

但由于数据是以光脉冲的形式发送的，天气状况可能会造成问题。明亮的晴天或浓雾会使光束衍射或闪烁，产生湍流，导致数据丢失。

研究人员使用一种所谓的光子灯，利用不同空间形状的光束同时传输多个数据信号。湍流会改变光束的形状，如果只有一个简单的形状被传输和检测到，通常会失去信号，但通过使用第二个灯笼检测这些形状的光，接收器可以收集更多的光，原始数据可以被解读。这种技术被称为多输入多输出(MIMO)数字信号处理，可以极大地减少大气对接收数据质量的影响。

阿斯顿大学的安德鲁·埃利斯教授说:“使用一束光，当一束光传输时，类似于炎热的晴天的湍流会破坏50%的信号。通过通过相同的望远镜传输不同形状的多个波束并检测不同形状，我们不仅将可用性提高到99%以上，还将容量提高到500 Gbit/s以上，或超过500个超高速纯光纤宽带链路。”

目前，南非正在开展一个研究FSO技术在现实世界中的应用的项目，来自阿斯顿大学和格拉斯哥大学的研究人员正在与约翰内斯堡的金山大学合作，试图为生活在非正式定居点的社区和贫困地区的学校提供互联网接入。

“光纤前光纤”项目旨在提供纯光纤连接的互联网性能，而无需安装电缆。它使用自由空间光通信系统，可以连接到远程站点，使用无线光通信线路的站点信号连接到较富裕的郊区附近的光纤源。

埃利斯教授说:“我们在这个项目中的作用是研究自由空间光学技术对学生的影响和教育效益，他们最终将能够访问互联网。”