自由空间光通信：挑战与缓解技术

近年来，自由空间光（FSO）通信因其独特特性而获得重要地位：大带宽、免许可频谱、高数据速率、易于快速部署、低功耗和低质量需求。FSO通信使用近红外（IR）和可见光波段的载波，建立地球大气内的地面链路、星间或深空链路、或地面到卫星或卫星到地面的链路。然而，尽管FSO通信潜力巨大，其性能受大气信道的不利影响（即吸收、散射和湍流）限制。在这三种效应中，大气湍流是一个主要挑战，可能导致系统误码率（BER）性能严重下降，并使通信链路不可行。本文对地面和空间链路FSO通信系统面临的各种挑战进行了全面综述。它将提供各种性能缓解技术的细节，以实现FSO系统的高链路可用性和可靠性。论文第一部分关注对地面和空间链路FSO系统性能构成严重挑战的各种损伤类型。论文后半部分向读者详尽回顾了FSO系统中在物理层以及上层（传输层、网络层或链路层）用于对抗大气不利效应的各种技术。此外，本综述独特地提供了使用各种信道模型和检测技术的FSO编码与调制方案的现有文献。它还提出了FSO系统中最近开发的利用轨道角动量来对抗大气湍流效应的技术。