16、光无线通信中的信道建模与大气效应研究

光无线通信中的信道建模与大气效应研究

1. 辐照度波动方差与闪烁指数

在得到辐照度波动的概率密度函数（pdf）后，推导辐照度波动方差 $\sigma_{I}^{2}$ 的表达式至关重要，它能表征辐照度波动的强度。具体步骤如下：
[
\sigma_{I}^{2} = \left[E\left[I^{2}\right]\right] - \left[E\left[I\right]\right]^{2} = E\left[\exp\left(2l\right)\right] - \left[E\left[\exp\left(l\right)\right]\right]^{2}
]
通过将相关公式应用到上式并代入 $E\left[l\right]$，可得到强度方差：
[
\sigma_{I}^{2} = \sigma_{I_{0}}^{2}\left[\exp\left(\sigma_{l}^{2}\right) - 1\right]
]
强度的归一化方差，通常称为闪烁指数（S.I），表达式为：
[
S.I = \frac{\sigma_{I}^{2}}{\left[E\left[I\right]\right]^{2}} = \exp\left(\sigma_{l}^{2}\right) - 1
]

2. 弱湍流中的空间相干性

当相干光辐射在像大气这样的湍流介质中传播时，其空间相干性会降低。这种相干性退化的程度取决于大气湍流强度和传播距离。湍流通道会将相干辐射分解成多个片段，其直径代表了降低后的空间相干距离。基于用于模拟弱大气湍流的 Rytov 方法，在大气中传播的场的空间相