CN111756443B - 一种空间混沌激光通信系统中关键参数的预估方法 - Google Patents

一种空间混沌激光通信系统中关键参数的预估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空间混沌激光通信系统中掩盖比、发射光功率和失配量级的预估方法。目前空间混沌激光通信系统中掩盖比、发射光功率和失配量级等关键参数的设定主要通过实验预估，但是由于参数之间会相互影响，通过实验预估参数的方法涉及到大量重复的操作，耗费大量时间和资源。为了高效地预估空间混沌激光通信系统中的掩盖比、发射光功率和失配量级等关键参数，我们提出了一种仿真预估方法。该方法简单快捷、成本低廉，不需要反复的实验操作，并且能够直观地看出参数之间的关系。

Description

一种空间混沌激光通信系统中关键参数的预估方法
技术领域
本发明属于激光通信领域，涉及一种空间混沌激光通信系统中掩盖比、发射光功率和失配量级的预估方法。
背景技术
空间激光通信技术是未来空间通信技术的一个重要方向，相比较传统微波通信，具有通信容量大、终端体积小等优点。因此，对于其系统特性的研究越来越成为该领域的一大热点。但是，由于空间通信距离长，光斑半径大，给窃听者在发射端、接收端以及大气信道部分窃取信息提供了可乘之机。将混沌技术应用到到空间激光通信中，可以在现有空间激光通信系统的基础上实现高数据率保密通信。
经典的空间混沌激光通信链路一般包括光学跟瞄子系统、通信子系统和传输信道(含大气信道)三部分。其中通信子系统包括发送端和接收端，是实现混沌保密的关键，涉及到掩盖比、发射功率、失配量级等众多参数。这些参数之间彼此关联和制约，共同影响系统误码率性能。在设计空间混沌激光保密通信系统时，常用的方法是通过反复的实验测试来确定这些参数的设定值，耗费大量时间和资源。为了提高系统设计的效率，我们需要一种简单有效的方法，对系统的通信性能和关键参数进行预估。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明旨在提出一种简单高效预估空间混沌激光通信系统中掩盖比、发射功率和失配量级等关键参数的方法。在空间混沌激光通信系统中，掩盖比指的是信号激光器和载波激光器的功率比值，直接影响了信噪比，过小的掩盖比会导致误码率过高，通信准确率下降，而过大的掩盖比又会降低通信保密性。大气效应会导致传输信号功率的衰减，增大误码率，因此需要增大发射光功率，但是更大的发射功率往往意味着更大的重量，对星上终端提出了更高的要求。此外，系统失配量级小，误码率性能好，但是同时也对系统的设计精度提出了更高的要求。掩盖比、发射功率和失配量级的预估，以往都是通过反复调节其中一个参数的大小，同时测量对应的系统误码率，最后选取一个合适的取值。但是这样做既耗时又费力，而且一次只能调节一个参数。本发明采用仿真的形式简单快速地预估它们的取值，不需要重复的实验调试，而且有利于观测不同参数之间的关系。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：一种空间混沌激光通信系统中掩盖比、发射光功率和失配量级的预估方法，包括以下步骤：
步骤一、根据接收光电探测器光电转换特性，包括增益系数、量子效率，计算出任意发射光功率下，采用光电探测器直接接收光信号时的混沌噪声。
步骤二、以掩盖比为变量，计算当接收端采用光电探测器直接接收光信号时，任意发射光功率下空间混沌激光通信系统的误码率，得到误码率-掩盖比的定量关系表。根据空间混沌激光通信系统的保密性要求，对照计算得到的误码率-掩盖比表，取得对应的掩盖比值，这就是掩盖比的预估值
步骤三、以失配量级为变量，计算经典空间混沌激光通信系统的误码率，得到误码率-失配量级的定量关系表。根据空间混沌激光通信系统的差错率要求，对照计算得到的误码率-失配量级表，取得对应的失配量级值，记录此失配量级值和对应的发射光功率
步骤四、改变发送光功率，重复步骤三，记录多组发射光功率和失配量级。以发射光功率为横轴，失配量级为纵轴，作关系拟合曲线，根据曲线导数，预估出发射光功率和失配量级。
进一步地，步骤一的具体方法如下：
发射端发送光功率为P，考虑大气效应的影响后，接收端接收光功率为Pin,对每一个Pin,可以求出对应的混沌噪声，计算公式如下：
Figure BDA0002532338750000021
其中，Pin[m(t)＝0]是发送信息m(t)为0时，接收端光电探测器接收的光功率，G是光电探测器的增益因子，e是电子电荷，η是量子转化效率,Ts是比特率的倒数,h是普朗克常量，ν是激光频率，Ke0是发送信息m(t)为0时光电探测器的平均光子数，P(I)是光电探测器接收的光功率幅值，cos2[2x(t)+2φ]是发送端马赫曾德调制器的非线性函数，φ是马赫曾德调制器的调制相位，当系统进入超混沌状态，<cos2[2x(t)+2φ]>为1/2。
进一步地，步骤二的具体方法如下：
掩盖比α对误码率的影响体现在接收端光电探测器的平均光子数计算上，发送信息为“1”时，平均光子数为Ke1；发送信息为“0”时，平均光子数为Ke0,对应的计算公式如下：
Figure BDA0002532338750000031
Figure BDA0002532338750000032
由平均光子数进一步可以的得出接收端光电探测器输出电流的平均值和噪声大小，同样的，发送信息为“1”时，输出电流平均值为me1,噪声大小为
Figure BDA0002532338750000033
发送信息为“0”时，输出电流平均值为me0，噪声大小为
Figure BDA0002532338750000034
对应的计算公式如下：
me1＝GeKe1+IdcTs
me0＝GeKe0+IdcTs
Figure BDA0002532338750000035
Figure BDA0002532338750000036
其中，Idc为暗电流，Ts为数据率的倒数，F为光电探测器的附加噪声因子，
Figure BDA0002532338750000037
为热噪声。进一步地，可以计算出特定掩盖比和发射光功率下的误码率，计算公式如下：
Figure BDA0002532338750000038
其中，γe是最佳判决阈值。此外，由于信道是大气，所以必须考虑大气湍流引起的光强闪烁。在发射光功率恒定的情况下，接收光功率可能有不同的值。由于通信数据比特时间通常为Mbps量级及以上，而光强闪烁的频率一般在kHz以下，通信数据的比特时间远远小于光强闪烁的起伏时间，因此特定掩盖比下的最终误码率为各个接收光功率下的误码率系综平均，计算公式如下，其中，p(P(I))是光电探测器接收的光功率值的概率密度函数：
Figure BDA0002532338750000039
在任意发射光功率下，从小到大改变掩盖比，计算出对应的误码率，得到误码率-掩盖比的定量关系表。根据空间混沌激光通信系统的保密性要求，对照计算得到的误码率-掩盖比表，取得对应的掩盖比值，这就是掩盖比的预估值。
需要说明的是，在接收端采用光电探测器直接接收光信号，代表了一般性的窃听方式。我们在仿真中发现，在接收端采用光电探测器直接接收光信号时，改变发射光功率对误码率几乎没有影响，但是增加掩盖比能够显著改善误码率。也就是说，只要控制好掩盖比的取值，就能确保信息安全。所以，我们基于这一接收方式取得掩盖比的预估值。
进一步地，步骤三的具体方法为:
失配噪声的计算采用以下公式：
Figure BDA0002532338750000041
其中，掩盖比取值α为步骤三所求得的掩盖比预估值，P(I)是接收端的接收光功率幅值，G是接收光电探测器的增益因子，η是接收光电探测器的量子转化效率。
Figure BDA0002532338750000042
是失配量级，取值在0到1之间，取值0代表没有失配，取值1代表完全失配，此时失配噪声转化为混沌噪声。失配量级的大小决定了失配噪声的大小，并且代表了系统调试的精度。失配量级越小，失配噪声越小，误码率性能越好，但是也对系统同步调试提出了更高的要求。同样地，要计算误码率，首先要计算出接收光电探测器的平均光子数。与经典混沌激光通信系统的接收光电探测器有两个，需要分别计算它们的平均光子数并相加。同样的，发送信息为“1”时，两个接收光电探测器的平均光子数分别为Ka1，K′a1；发送信息为“0”时，两个接收光电探测器的平均光子数分别为K20，K′a0,对应的计算公式如下：
Figure BDA0002532338750000043
Figure BDA0002532338750000044
Figure BDA0002532338750000045
Figure BDA0002532338750000046
其中P′是接收端激光器输出功率。加法器将两个接收光电探测器的输出相加，发送信息为“1”时，加法器输出电流平均值为ma(,噪声大小为
Figure BDA0002532338750000047
发送信息为“0”时，加法器输出电流平均值为ma0，噪声大小为
Figure BDA0002532338750000048
对应的计算公式如下：
Figure BDA0002532338750000049
ma0＝2IdcTs
Figure BDA00025323387500000410
Figure BDA00025323387500000411
其中，Idc为暗电流，Ts为数据率的倒数，F为接收光电探测器的附加噪声因子，
Figure BDA00025323387500000412
为热噪声。进一步地，可以计算出特定失配量级和发射光功率下的误码率，计算公式如下：
Figure BDA0002532338750000051
同样地，考虑大气闪烁效应，得到最终的经典空间混沌激光通信系统误码率计算公式：
Figure BDA0002532338750000052
从小到大改变失配量级，计算出对应的误码率，得到误码率-失配量级的定量关系表。根据空间混沌激光通信系统误码率要求，对照计算得到的误码率-失配量级表，取得对应的失配量级，记录此失配量级和此时的发射光功率。图4是发送光功率为3W时，系统误码率与失配量级的定量关系，这里假设空间混沌激光通信系统的误码率要求为10-6，那么由计算得到的误码率-失配量级表可以得到对应的失配量级为0.045。
进一步地，步骤四的具体方法如下：
改变发射光功率的大小，重复步骤3，得到多组发送光功率-失配量级的数值对。根据多组发射光功率—失配量级数值对，作出拟合曲线。曲线以失配量级为横坐标，发射光功率为纵坐标。求曲线的导数，当导数为-1时，对应的发射光功率即为最佳发射光功率，失配量级即是通信系统的调试精度。图5是假设空间混沌激光通信系统误码率要求为10-6时，发射光功率-失配量级数值对所做的拟合曲线，从这个曲线可以看出最佳发射光功率为5W，系统失配量级为0.049。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下改善效果：
1、本发明直接从噪声的数学定义出发，结合光电探测器的特性参数，提出了混沌噪声的具体计算公式。
2、本发明对掩盖比、发射光功率和失配量级等关键参数的预估，不仅计算了经典空间混沌激光通信系统的的误码率，分析了通信系统的差错率性能，还从窃听者的角度计算了误码率，考虑了通信系统的保密性。
3、本发明的参数设置均参照实际空间混沌激光通信系统，并考虑了大气闪烁效应，误码率计算公式能够准确模拟实际的空间混沌激光通信系统误码率。更重要的是，由于估测过程全部采用仿真形式，估测条件的调整方便快速，结果展示直观，能够省去大量重复的线下调试，节约大量时间和资源。
附图说明
图1是经典的空间混沌激光通信系统；
图2是接收端采用光电探测器时的空间混沌激光通信系统；
图3是掩盖比的预估仿真图；
图4是接收端采用光电探测器时不同光功率下误码率与掩盖比的关系图
图5是发送光功率为1W时下误码率与系统失配量级的定量关系仿真图；
图6是特定误码率要求下发射光功率-系统失配量级数值对的拟合图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明，通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为本发明的限制。
图1是本发明所使用的经典空间混沌激光通信系统。系统分为两个部分，发送端和接收端。发送端由激光器、马赫曾德调制器、光纤延迟线、光耦合器、光电探测器、射频放大器和掺饵光纤放大器组成，其中马赫曾德调制器、光纤延迟线、光电探测器、射频放大器构成反馈环路，是混沌产生的关键结构；接收端包含一个与发送端类似的反馈环路，用于产生混沌载波。发送端产生的混沌载波与接收端产生的混沌载波有一个相位的偏移，使用加法器将两路信号合在一起，就能将混沌载波消去，提取出传输信息。
图2是接收端采用光电探测器直接接收信号时的空间混沌激光通信系统。这个系统与经典空间混沌激光通信系统的差别在于，接收端没有混沌同步结构，仅仅使用一个光电探测器来接收带有混沌载波的信号，将光信号转化为电信号，然后对电信号进行处理并恢复传输信息。在这个系统当中，混沌载波被当做普通噪声处理。
基于上述空间混沌激光通信系统，通过以下步骤对掩盖比、发射光功率、失配量级等系统设计关键参数进行预估。
步骤一、计算任意发射光功率下，接收端采用光电探测器直接接收信号时的混沌噪声。发射端发送光功率为P，考虑大气效应的影响后，接收端接收光功率为Pin,对每一个Pin,可以求出对应的混沌噪声，计算公式如下：
Figure BDA0002532338750000061
其中，Pin[m(t)＝0]是发送信息m(t)为0时，接收端光电探测器接收的光功率，G是光电探测器的增益因子，e是电子电荷，η是量子转化效率,Ts是比特率的倒数,h是普朗克常量，ν是激光频率，Ke0是发送信息m(t)为0时光电探测器的平均光子数，P(I)是光电探测器接收的光功率幅值，cos2[2x(t)+2φ]是发送端马赫曾德调制器的非线性函数，φ是马赫曾德调制器的调制相位，当系统进入超混沌状态，〈cos2[2x(t)+2φ]>为1/2。
步骤二、计算接收端采用光电探测器直接接收信号时的空间混沌激光通信系统的误码率，预估掩盖比取值。掩盖比α对误码率的影响体现在接收端光电探测器的平均光子数计算上，发送信息为“1”时，平均光子数为Ke1；发送信息为“0”时，平均光子数为Ke0,对应的计算公式如下：
Figure BDA0002532338750000071
Figure BDA0002532338750000072
由平均光子数进一步可以得出接收端光电探测器输出电流的平均值和噪声大小，同样的，发送信息为“1”时，输出电流平均值为me1,噪声大小为
Figure BDA0002532338750000073
发送信息为“0”时，输出电流平均值为me0，噪声大小为
Figure BDA0002532338750000074
对应的计算公式如下：
me1＝GeKe1+IdcTs
me0＝GeKe0+IdcTs
Figure BDA0002532338750000075
Figure BDA0002532338750000076
其中，Idc为暗电流，Ts为数据率的倒数，F为光电探测器的附加噪声因子，
Figure BDA0002532338750000077
为热噪声。进一步地，可以计算出特定掩盖比和发射光功率下的误码率，计算公式如下：
Figure BDA0002532338750000078
其中，γe是最佳判决阈值。此外，由于信道是大气，所以必须考虑大气湍流引起的光强闪烁。在发射光功率恒定的情况下，接收光功率可能有不同的值。由于通信数据比特时间通常为Mbps量级及以上，而光强闪烁的频率一般在kHz以下，通信数据的比特时间远远小于光强闪烁的起伏时间，因此特定掩盖比下的最终误码率为各个接收光功率下的误码率系综平均，计算公式如下，其中，p(P(I))是光电探测器接收的光功率值的概率密度函数：
Figure BDA0002532338750000079
在任意发射光功率下，从小到大改变掩盖比，计算出对应的误码率，得到误码率-掩盖比的定量关系表。根据空间混沌激光通信系统的保密性要求，对照计算得到的误码率-掩盖比表，取得对应的掩盖比值，这就是掩盖比的预估值。图3是掩盖比的估测仿真图，这里假设要求窃听方的误码率大于10-2，那么掩盖比的预估值为1.6。
需要说明的是，接收端采用光电探测器直接接收光信号，代表了一般性的窃听者窃听方式。我们在仿真中发现，在接收端采用光电探测器直接接收光信号时，改变发射光功率对误码率几乎没有影响，但是增加掩盖比能够显著改善误码率。也就是说，只要控制好掩盖比的取值，就能确保信息安全。所以，我们基于这一接收方式取得掩盖比的预估值。
步骤三、计算经典空间混沌激光通信系统的误码率，预估最佳发射光功率和系统失配量级。根据图1所示的经典混沌激光通信系统，同步反馈环路产生与发送端混沌载波反相的混沌载波，在加法器中，两路信号相加，混沌载波被消去，信号光被提取出来。因此在理想情况下，噪声只剩下探测器噪声和热噪声。但是，在实际系统设计当中，难以做到完美的同步，因此仍然会留下小幅度的混沌载波，称为失配噪声。失配噪声的计算采用以下公式：
Figure BDA0002532338750000081
其中，P(I)是接收端的接收光功率幅值，G是接收光电探测器的增益因子，η是接收光电探测器的量子转化效率。
Figure BDA0002532338750000082
是失配量级，取值在0到1之间，取值0代表没有失配，取值1代表完全失配，此时失配噪声转化为混沌噪声。失配量级的大小决定了失配噪声的大小，并且代表了系统调试的精度。失配量级越小，失配噪声越小，误码率性能越好，但是也对系统同步调试提出了更高的要求。同样地，要计算误码率，首先要计算出接收光电探测器的平均光子数。经典空间混沌激光通信系统的接收光电探测器有两个，需要分别计算它们的平均光子数并相加。同样的，发送信息为“1”时，两个接收光电探测器的平均光子数分别为Ka1，K′a1；发送信息为“0”时，两个接收光电探测器的平均光子数分别为Ka0，K′a0,对应的计算公式如下：
Figure BDA0002532338750000083
Figure BDA0002532338750000084
Figure BDA0002532338750000085
Figure BDA0002532338750000086
其中掩盖比取值α为步骤二所求得的掩盖比预估值，P′是接收端激光器输出功率。加法器将两个接收光电探测器的输出相加，发送信息为“1”时，加法器输出电流平均值为ma1,噪声大小为
Figure BDA0002532338750000091
发送信息为“0”时，加法器输出电流平均值为ma0，噪声大小为
Figure BDA0002532338750000092
对应的计算公式如下：
Figure BDA0002532338750000093
ma0＝2IdcTs
Figure BDA0002532338750000094
Figure BDA0002532338750000095
其中，Idc为暗电流，Ts为数据率的倒数，F为接收光电探测器的附加噪声因子，
Figure BDA0002532338750000096
为热噪声。进一步地，可以计算出特定失配量级和发射光功率下的误码率，计算公式如下：
Figure BDA0002532338750000097
同样地，考虑大气闪烁效应，得到最终的经典空间混沌激光通信系统误码率计算公式：
Figure BDA0002532338750000098
从小到大改变失配量级，计算出对应的误码率，得到误码率-失配量级的定量关系表。根据空间混沌激光通信系统误码率要求，对照计算得到的误码率-失配量级表，取得对应的失配量级，记录此失配量级和此时的发射光功率。图5是发送光功率为3W时，系统误码率与失配量级的定量关系，这里假设空间混沌激光通信系统的误码率要求为10-6，那么由计算得到的误码率-失配量级表可以得到对应的失配量级为0.045。
步骤四、改变发射光功率的大小，重复步骤三，得到多组发送光功率-失配量级的数值对。根据多组发射光功率—失配量级数值对，作出拟合曲线。曲线以失配量级为横坐标，发射光功率为纵坐标。求曲线的导数，当导数为-1时，对应的发射光功率即为最佳发射光功率，失配量级即是通信系统的调试精度。图6是假设空间混沌激光通信系统误码率要求为10-6时，发射光功率-失配量级数值对所做的拟合曲线，从这个曲线可以看出最佳发射光功率为5W，系统失配量级为0.049。
至此，经过以上步骤，可以估测出当要求空间混沌激光通信系统的保密性和差错率要求为：窃听方误码率大于10-2，授权方误码率小于10-6时，系统的掩盖比应设置为1.6、最佳发射光功率为5W，失配量级为0.049。同样的，系统要求调整后，比如要求授权方误码率小于10-8，也可以通过一样的步骤得到对应的掩盖比、最佳发射光功率和失配量级的估测值。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种空间混沌激光通信系统中掩盖比、发射光功率和失配量级的预估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、根据接收光电探测器光电转换特性，包括增益系数、量子效率，计算出任意发射光功率下，采用光电探测器直接接收光信号时的混沌噪声；
步骤二、当接收端采用光电探测器直接接收光信号时，根据步骤一计算得到的混沌噪声，以掩盖比为变量，计算任意发射光功率下通信系统的误码率，得到误码率-掩盖比的定量关系表，根据空间混沌激光通信系统的保密性要求，对照计算得到的误码率-掩盖比表，取得对应的掩盖比值，即掩盖比的预估值；
步骤三、根据步骤二得到的掩盖比预估值，以失配量级为变量，计算经典空间混沌激光通信系统的误码率，得到误码率-失配量级的定量关系表，根据空间混沌激光通信系统的差错率要求，对照计算得到的误码率-失配量级表，取得对应的失配量级值，记录此失配量级值和对应的发射光功率；
步骤四、改变发送光功率，重复步骤三，记录多组发射光功率和失配量级，以发射光功率为横轴，失配量级为纵轴，作关系拟合曲线，根据曲线导数，预估出发射光功率和失配量级；
步骤一的具体方法如下：发射端发送光功率为P，接收端接收光功率为Pin,对每一个Pin,求出对应的混沌噪声
Figure FDA0002984379090000011
计算公式如下：
Figure FDA0002984379090000012
其中，Pin[m(t)＝0]是发送信息m(t)为0时，接收端的接收光功率，G是接收光电探测器的增益因子，e是电子电荷，η是接收光电探测器的量子转化效率,Ts是比特率的倒数,h是普朗克常量，ν是激光频率，Ke0是发送信息m(t)为0时接收光电探测器的平均光子数，P(I)是接收端的接收光功率幅值，cos2[2x(t)+2φ]是发送端马赫曾德调制器的非线性函数，φ是马赫曾德调制器的调制相位；
步骤二的具体方法如下：发送信息为“1”时，平均光子数为Ke1；发送信息为“0”时，平均光子数为Ke0,对应的计算公式如下：
Figure FDA0002984379090000013
Figure FDA0002984379090000021
由平均光子数进一步可以得出接收端光电探测器输出电流的平均值和噪声大小，同样的，发送信息为“1”时，输出电流平均值为me1,噪声大小为
Figure FDA0002984379090000022
发送信息为“0”时，输出电流平均值为me0，噪声大小为
Figure FDA0002984379090000023
对应的计算公式如下：
me1＝GeKe1+IdcTs
me0＝GeKe0+IdcTs
Figure FDA0002984379090000024
Figure FDA0002984379090000025
其中，Idc为暗电流，F为接收光电探测器的附加噪声因子，
Figure FDA0002984379090000026
为热噪声，计算出特定掩盖比和接收光功率下的误码率，计算公式如下：
Figure FDA0002984379090000027
其中，γe是最佳判决阈值；
特定掩盖比下的最终误码率为各个接收光功率下的误码率系综平均，计算公式如下，其中，p(P(I))是接收光电探测器接收的光功率值的概率密度函数：
Figure FDA0002984379090000028
在任意发射光功率下，从小到大改变掩盖比，计算出对应的误码率，得到误码率-掩盖比的定量关系表，根据空间混沌激光通信系统的保密性要求，对照计算得到的误码率-掩盖比表，取得对应的掩盖比值，即掩盖比的预估值；
步骤三的具体方法如下：失配噪声
Figure FDA0002984379090000029
的计算采用以下公式：
Figure FDA00029843790900000210
其中，P(I)是接收端的接收光功率幅值，G是接收光电探测器的增益因子，η是接收光电探测器的量子转化效率，
Figure FDA00029843790900000211
是失配量级，取值在0到1之间，取值0代表没有失配，取值1代表完全失配，此时失配噪声转化为混沌噪声；
同样的，计算误码率，首先要计算出接收光电探测器的平均光子数，经典混沌激光通信系统的接收光电探测器有两个，需要分别计算它们的平均光子数并相加，同样的，发送信息为“1”时，两个接收光电探测器的平均光子数分别为Ka1，K′a1；发送信息为“0”时，两个接收光电探测器的平均光子数分别为Ka0，K′a0,对应的计算公式如下：
Figure FDA0002984379090000031
Figure FDA0002984379090000032
Figure FDA0002984379090000033
Figure FDA0002984379090000034
其中，掩盖比取值α为步骤二所求得的掩盖比预估值，P′是接收端激光器输出功率，加法器将两个接收光电探测器的输出相加，发送信息为“1”时，加法器输出电流平均值为ma1,噪声大小为
Figure FDA0002984379090000035
发送信息为“0”时，加法器输出电流平均值为ma0，噪声大小为
Figure FDA0002984379090000036
对应的计算公式如下：
Figure FDA0002984379090000037
ma0＝2IdcTs
Figure FDA0002984379090000038
Figure FDA0002984379090000039
其中，Idc为暗电流，Ts为比特率的倒数，F为接收光电探测器的附加噪声因子，
Figure FDA00029843790900000310
为热噪声，计算出特定失配量级和发射光功率下的误码率，计算公式如下：
Figure FDA00029843790900000311
其中，erfc()为互补误差函数,γa是最佳判决阈值；
考虑大气闪烁效应，得到最终的经典空间混沌激光通信系统误码率计算公式：
Figure FDA00029843790900000312
从小到大改变失配量级，计算出对应的误码率，得到误码率-失配量级的定量关系表，根据空间混沌激光通信系统的差错率要求，对照计算得到的误码率-失配量级表，取得对应的失配量级，记录此失配量级和此时的发射光功率。
2.根据权利要求1所述的一种空间混沌激光通信系统中掩盖比、发射光功率和失配量级的预估方法，其特征在于，步骤四的方法如下：改变发射光功率的大小，重复步骤三，得到多组发送光功率-失配量级的数值对，根据多组发射光功率和失配量级数值对，作出拟合曲线，曲线以失配量级为横坐标，发射光功率为纵坐标，求曲线的导数，当导数为-1时，对应的发射光功率即为最佳发射光功率，失配量级即是通信系统的调试精度。
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