远距离激光大气通信

设计了一种适用于运动载体的远距离激光大气通信系统，旨在满足在中等大气能见度下，通信距离不低于20km．首先介绍了发射机、接收机的组成及工作流程，然后对本系统中遇到的关键技术（ATP技术、隔振技术、大气湍流的克服技术）和解决方法作了详细陈述．经过外场实验测试，本系统除大雾情况之外，已经达到预期效果．     

基于激光通信链路的星间时间同步技术

时间同步技术对于导航、定位、授时都有重要作用,是空间应用领域的热门方向.激光通信技术具有通信容量大、保密性和抗干扰性强等优点,因此受到越来越广泛的应用.本文提出了基于激光通信链路的时间同步技术,通过数据帧头实现粗测距,通过接收时钟相位实现精测距.通过理论分析,获得了基于激光通信链路的时间同步精度的理论极限,并进行模拟仿真计算.在双向单程测距条件下,1 Gbps通信速率时可以获得毫米级的测量精度和皮秒级的时间同步精度.采用BPSK相干通信体制,在实验室进行了基于激光通信链路的时间同步试验,结果符合理论预期.     

用于两台计算机互联的激光大气通信技术研究

研究激光大气通信系统的光发射机、接收机的基本原理和结构组成．以光电／电光转换为基本原理，研究用于激光大气通信的光收、发端机，重点分析了在光发射机电路设计中遇到的问题．以计算机作为系统的信源和信宿，完成了系统的实验验证，给出了实验结果波形．实验通信速率10Mbit／s，通信距离大于1km．系统可用于两台计算机的点对点互联．     

量子噪声对大气激光通信系统极限通信距离的影响

量子噪声是通信系统中的基本噪声,它的存在制约了通信的有效距离．通过推导给出了仅考虑量子噪声引起的误码率公式,并且提出了大气激光通信极限通信距离的概念．通过数值仿真,分析了激光器发射功率、发射孔径半径以及接收孔径半径和极限通信距离之间的关系,并以此提出了一些设计大气激光通信系统时相应的解决途径．     

Ka频段卫星上行链路开环功率控制算法研究

在Ka频段卫星通信中，降雨引起的信号衰减会影响卫星业务质量，上行链路开环功率控制是最经济的抗雨衰技术之一。文中提出的一种实时信标晴空参考电平获取方法，克服了雨衰强度快速变化对其的影响，并对开环功率控制算法的关键部分——衰减估计的具体实现电路进行了详细研究。     

注入式激光大气通信的实验演示研究

本文设计了注入式激光通信机电原理图，并对工作原理作了说明，近距离通信实验效果良好     

CO_2激光大气传输特性及估算方法研究

为了从更全面的角度计算CO2激光的大气透过率,分别从分子吸收、散射和气溶胶衰减的问题入手,并对气溶胶衰减中霾、雾、雨、雪等气象条件进行扩展论述;介绍了激光大气传输的经验估算方法;给出CO2激光在大气传输中受温度、距离、高度影响的变化曲线;进而得到较为系统的CO2大气传输特性及衰减系数估算方法。     

基于Labwindows/CVI的大气激光通信误码率测试

误码率测试已经作为通信传输设备性能或系统传输质量优劣的一个重要评价方法.在通用GCFSOB型自由空间光通信实验仪的基础上,论文实现了基于Labwindows/CVI以2~12级的任意m序列为测试码的大气激光通信误码率测试.该测试仪设有手动测试和自动测试两种测量方式,具有测试精度高、结构简单、设置灵活、使用方便等优点,满足了一般通信设备误码测试的实时精确测量的需要.     

大气激光通信系统中π-旋转LDPC码的设计与性能分析

提出将π-旋转LDPC(low-density parity-check codes)码应用于大气激光通信系统中,介绍π-旋转LDPC码的编码方法和BP(belief propagation algorithms)译码算法,在加性高斯白噪声信道下,对BP译码在概率域、对数域以及最小和译码时的译码性能进行比较,在误码率为10-5时,最小和译码比对数译码信噪比改善1 dB.在各种典型天气条件下对大气激光通信系统中采用π-旋转LDPC码的系统性能进行仿真分析.结果表明,在大气激光通信系统中采用LDPC纠错码,当误码率为10-6时,系统信噪比改善了约5 dB,获得了良好的纠错性能,提高了系统性能.     

激光在大气中传输特性的仿真研究

大气对激光传输产生光强闪烁、光束漂移及光斑扩展等影响,严重限制了激光通信、激光测距等系统的工作性能。因此全面开展大气信道中激光传输特性研究是十分重要和必要的。主要研究建立了大气吸收、大气散射衰减效应理论模型及光强起伏、光束漂移和光斑扩展等大气湍流效应影响模型。在分析各模型的基础上,重点进行大气吸收、散射理论模型的仿真和大气湍流对激光传输特性影响模型的仿真。仿真结果表明:大气的吸收和散射将对功率产生衰减;大气抖动引起的激光散斑效应、光束偏折和扩展效应将影响跟踪精度和视轴对准精度;大气湍流引起的光功率波动效应将影响通信的速率和误码率。     

地-星上行激光通信中大气折射及色散引起的对准误差

在地一星上行激光通信中,大气折射引起激光束传播方向偏折,使激光束更难对准卫星.根据大气温度垂直分布的线形分段模型,采用数值迭代方法计算了大气的折射及色散.分析了在天顶角、地面站海拔高度、超前对准及激光波长等参数影响下,大气折射及色散引起的对准误差.研究结果表明:对于波长范围较大的多波长激光通信系统,需要考虑大气色散引起的对准误差.     

地—星上行激光通信中大气折射及色散引起的对准误差

在地—星上行激光通信中,大气折射引起激光束传播方向偏折,使激光束更难对准卫星。根据大气温度垂直分布的线形分段模型,采用数值迭代方法计算了大气的折射及色散。分析了在天顶角、地面站海拔高度、超前对准及激光波长等参数影响下,大气折射及色散引起的对准误差。研究结果表明：对于波长范围较大的多波长激光通信系统,需要考虑大气色散引起的对准误差。     

海域条件下激光通信大气折射率结构常数测量方法

针对海域条件下激光通信的精度要求,首先从理论上分析了大气折射率结构常数C_n~2经典估算方法存在的固有问题,并提出了采用多项式拟合和支持向量机对C_n~2估算模型的修正方法,进而在距离8.9 km的跨海域条件下搭建观测平台,进行C_n~2测量及修正模型验证性实验,从而获得光源自发射端至接收端的到达角起伏方差和闪烁指数。实验数据分析表明:采用多项式拟合和支持向量机方法进行C_n~2估算,其相似度一致性要远优于经典的估算模型,其中支持向量机方法的相似度一致性(相似度可达90%以上)及二次拟合效果优势最为明显,同时也证明了通过改进模型计算的C_n~2可作为定量评估大气湍流对海域激光通信精度影响的重要参数。     

大气湍流对IM/DD无线激光通信系统误码率的影响

分析了湍流大气中的高斯光束传输模型,忽略系统其它噪声,仅考虑大气湍流和量子噪声引起的系统误码率.推导出了大气湍流和量子噪声与系统误码率之间的关系,然后通过数值仿真,分析了大气湍流和量子噪声对IM/DD无线激光通信系统的影响.结果表明:在一定通信距离下,增大接收天线孔径或者发射光束的腰斑半径,能够有效减小大气湍流造成的系统误码,提高系统对湍流的抗干扰能力.这为设计更合理的无线激光通信系统提供了理论依据.     

深空光通信链路特性分析及功率预算

深空光通信链路距离非常远,要求功率预算非常严格。影响通信链路特性的因素很多,功率预算往往需要很复杂的折中考虑。重点分析了链路距离、光学天线直径、光束发散角、大气信道损耗、光学系统损耗、探测器灵敏度等因素对链路方程、探测器信噪比和通信误码率的影响。提出了结合链路方程、信噪比和误码率对发射功率进行预算的新方法。开展了7 km地面间光通信室外演示验证实验,对大气信道损耗、光学系统损耗等进行了测试;开展了光束发散角、探测器灵敏度的室内测试实验。实验结果和理论分析基本吻合,表明该预算方法具有应用于深空光通信的可行性。     

蓝绿激光对潜通信光信道的研究

在蓝绿激光对潜通信系统中,不同传输信道对通信能力和通信距离都有不同程度的影响,根据这个特点,分析传输信道特性和背景辐射,理论计算与实地实验表明;系统在1类海区实现100m以上深度的通信是可能的;通信深度与单脉冲能量Ep成非线性关系,在通信距离不大时通信深度随Ep增大而增大,当通信深度达某一深度时,通信距离不再随Ep的增大而增大。     

两种并联机器人在卫星和激光大气通信中的可能应用

本文分析了卫星通信中几种常见的天线支撑方式及其钥匙孔问题，介绍了Ｓｔｅｗａｒｔ机器人和并联球面机器人的结构、运动学正问题和逆问题，讨论了用此两种机构作为天线支撑以解决钥匙孔问题的方案，并指出了将它们用于激光大气通信的可能性。     

移动型大气激光通信(网)的研究与实现

本文主要在理论上对大气信道和DMI(差分模式反转)调制方式进行了研究,应用可编程逻辑器件(PLD)实现了纠错编解码和PPM、DMIE两种速率的调制、解调,设计与实现光通信机及网络接口;研究并设计了一个基于GPS定位的光天线探测与伺服平台,并以2Mbit/s速率传输数字数据与话音的激光通信机及光无线局域网系统,主体部分已实现形成装备.     

星间链路自由空间传播衰减的分析

星间链路中,由于卫星相对位置的变化,信号传播的距离是时变的,所以自由空间传播衰减也是时变的.从星间链路空间参数出发研究星间链路的链路长度,并分析了其周期性的特性,得出了星间链路自由空间传播衰减的变化规律.从链路距离、接收功率、载噪比、误码率四个方面对星间链路进行仿真分析,仿真的结果与理论分析相一致.