带前置光放大的星间微波光子链路性能优化

考虑发射机和接收机对准误差引起的信号衰落,推 导出带前置光放大的星间微波 光子链路输出信噪比(SNR)的解析表达式,并建立了基于平均SNR原则的 链路优化模型。在给定 SNR要求及对准误差条件下,对Mach-Zehnder调制器(MZM) 直流偏置相移进行了优化,使所需激 光器(LD)输出功率最小,并进一步分析了前置放大器参数对最小LD输出功率和最优直 流偏置 相移的影响。数值仿真结果表明,与增益相比,前置放大器噪声系数决定了指定SNR所需 的最小LD输出功率。当对准误差角标准差为0. 4μrad时,噪声系数加倍会使SNR达到 15.56dB时所需的最小LD输出功率增加6.73dB。然而,前置放大 器噪声系数对最优的直流偏置相移几乎无影响,噪声系数加倍后最优直流偏置相移的变化不 会超过0.003π。     

卫星相干光通信跟瞄误差对链路性能的影响

以星间相干激光通信链路的接收机相干效率为研究对象,分析了动态跟瞄误差对相干效率的影响,将相干效率引入到星间相干激光通信链路方程,推导了跟瞄误差波前失配条件下的相干光通信链路的误码率概率表达式,对卫星激光通信链路中跟瞄对准误差导致的相干效率下降、链路误码性能劣化情况进行了仿真计算。结果表明,由于跟瞄对准误差波前失配的影响,相干激光通信接收终端具有一个优化的接收孔径,在本仿真条件下,LEO-GEO星间链路动态跟瞄误差为0.5μrad时,优化接收孔径为0.5 m,链路可获得最佳误码性能。     

跟瞄误差对星间光码分多址系统性能的影响

为了研究星间光CDMA(codedivisionmultipleaccess)通信系统的性能,分析了跟瞄误差对系统误码率性能的影响。考虑多用户干扰、跟瞄误差和接收机噪声,给出了该通信系统的系统模型,并数值分析了跟瞄误差为不同值时误码率随接收光功率的变化关系。结果表明,跟瞄误差较小时可以实现高码速率通信,当跟瞄误差较大时,该通信系统难以实现通信,需要采用信道编码和新的接收技术来提高通信系统的性能。     

基于星间激光测距的高轨卫星定位技术研究

针对传统的高轨卫星定位技术存在定位精度低的问题,提出了基于基于星间激光测距的高轨卫星定位技术。在高轨卫星飞行器上安装低噪声激光探测器,借助激光探测器、发射机以及接收器构建星间通信链路,分析接收天线的接收功率与发射天线的发射功率之间的关系,通过激光脉冲传输空间测距与高轨卫星信号捕获接收功率和发射功率获得定位初始数据;再分析星间相对运动和修正电离层误差,得到定位数据的精确解算融合结果。选取精度因子DOP作为评判高轨卫星定位技术的参数,通过仿真实验发现高轨卫星定位技术比传统定位技术的平均DOP值高2.89,由此证明所提定位技术的定位精度更高。     

光链路载噪比指标试算

光链路中的噪声主要是由光发射机和光接收机共同形成的，其中最主要的有三方面：(1)光发射机中激光发射二极管产生的相对强度噪声；(2)光接收机中光电接收检测二极管产生的量子噪声；(3)光接收模块内部前置电放大器噪声。当前书刊上介绍的计算光链路载噪比原始数据的方法是：先分别计算光发射机中激光发射二极管的相对强度噪声载噪比、     

卫星光通信光束对准误差分析

卫星间光通信链路中对准误差对接收功率和误码率都有严重的影响.对高斯型光束的传输与接收损耗的关系进行了研究,得出了接收光功率和误码率公式,并用数值分析方法进行了定量分析.     

HAP-GEO-HAP全光中继放大链路模型及其误码性能

针对几何传播损耗和指向误差联合效应对空间激光链路性能的影响,研究了HAP-GEO-HAP全光中继放大链路通信模型的误码性能。建立了基于GEO卫星全光中继放大转发的高空平台激光链路通信模型,在考虑背景光辐射与放大器引入的自发辐射等因素的条件下,研究了信道衰减系数的统计特性和各类噪声的强度,获得链路模型的Q因子,推导出误码率表达式。仿真分析了在不同发射功率、抖动标准差和波束宽度等参数条件下,链路误码率与比特速率的关系。研究结果表明:当比特速率较低时,增大发射功率、降低抖动标准差或减小波束宽度,对链路误码率性能的改善程度较为明显;当比特速率大于4 Gbps时,上述措施对链路误码性能的改善程度较为缓慢。     

基于阵列接收机的大气激光通信系统性能研究

在Rytov的激光大气湍流传输理论基础上,考虑到大气湍流引起的强度起伏、孔径平均效应和阵列接收机数量对激光通信系统性能的影响,建立了描述基于阵列接收机系统的孔径平均因子、有效信噪比和误码率的数学模型,数值模拟了湍流强弱、孔径尺寸和接收机数量对系统通信质量的影响。结果表明:中强湍流区对误码率和孔径平均因子的影响明显大于弱湍流区,大尺寸接收孔径可以有效减小强度起伏。当湍流强度一定时,增加接收机的数量可以大幅提高系统的信噪比和有效通信距离,对工程上提高激光通信的质量具有一定的指导意义。     

卫星激光通信中光纤放大器的应用研究

介绍了卫星激光通信的特点,通过计算分析,提出了用于卫星激光通信光发射系统的高功率光纤放大器、用于光接收系统的前置光纤放大器的性能参数。给出了高功率光纤放大器和低噪声前置光纤放大器的实验方案。     

美国RCA环球通信公司卫星通信地面站

一、绪言 1.0概况本文介绍的卫星通信地面站系RCA环球通信公司七十年代初期的产品,它适于国际卫星财团的操作和技术要求。这个地面站和系统设备的设计寿命为十五年。设计时考虑了今后迅速扩充的需要。 1.1系统说明这个地面站包括下述设备: 30米直径天线; 天线馈线系统; 天线操纵设备; 发射机; 地面通信发射设备; 接收机; 地面通信接收设备; 复用设备;     

Impact of random pointing and tracking errors on the design ofcoherent and incoherent optical intersatellite communication links

Given the RMS transmitter pointing error and the desired probability of bit error (PBE), it can be shown that an optimal transmitter antenna gain exists which minimizes the required transmitter power. Given the RMS local oscillator tracking error, an optimum receiver antenna gain can be found which optimizes the receiver performance. The impact of pointing and tracking errors on the design of direct-detection pulse-position modulation (PPM) and heterodyne noncoherent frequency-shift keying (NCFSK) systems is then analyzed in terms of constraints on the antenna size and the power penalty incurred. It is shown that in the limit of large spatial tracking errors, the advantage in receiver sensitivity for the heterodyne system is quickly offset by the smaller antenna gain and the higher power penalty due to tracking errors. In contrast, for systems with small spatial tracking errors, the heterodyne system is superior because of the higher receiver sensitivity     

自由空间光通信中的振动抑制研究

卫星联网可以实现高速率的自由空间光通信;;但是由于卫星间的长距离、窄光束的发散角和瞄准系统的抖动使得从一颗卫星到另一颗卫星的瞄准变成很复杂的问题像这样接受平面内发射的光束的抖动会降低平均接收功率增加误码率针对上述问题;;介绍了7种抑振方法     

Laser satellite communication network-vibration effect and possiblesolutions

A number of serious consortiums develop satellite communication networks. The objective of these communication projects is to service personal communication users almost everywhere on Earth. The intersatellite links in those projects use microwave radiation as the carrier. Free-space optical communication between satellites networked together can make possible high-speed communication between different places on Earth. Some advantages of an optical communication system over a microwave communication system in free space are: (1) smaller size and weight, (2) less transmitter power, (3) larger bandwidth, and (4) higher immunity to interference. The pointing from one satellite to another is a complicated problem due to the large distance between the satellite, the narrow beam divergence angle, and vibration of the pointing system. Such vibration of the transmitted beam in the receiver plane decreases the average received signal, which increases the bit error rate. We review: (1) the present status of satellite networks, (2) developing efforts of optical satellite communication around the world, (3) performance results of vibration effects on different kinds of optical communication satellite networks, and (4) seven approaches to overcome the problems caused by transmitter pointing vibration     

卫星光通信终端CCD成像光斑弥散圆尺寸选择

利用CCD对自由空间传输的激光进行成像,可得到入射光束的角度信息以实现对发射光束的控制。卫星光通信中,提高对入射光束角度偏差实时测量的精度,可以有效地提高终端的光束跟踪性能,进而有效地保持激光链路的稳定。通过分析角度偏差检测原理,建立了卫星光通信中跟瞄装置测角性能分析模型。分析了测角精度与CCD成像光斑弥散圆尺寸之间的关系,并通过模拟实验进行了验证。结果表明,在卫星光通信系统设计中,综合考虑测角精度要求、终端功耗限制等因素,选择CCD成像光斑相对尺寸在2到3之间为最佳。     

Impact of pointing errors and turbulence effects on POLSK and coherent OWC-based FSO system over generalized turbulence channel model

The emerging technology in wireless communication, free space optics (FSO) offers a myriad of merits over current radio frequency links due to its wide license-free bandwidth, ease of installation, high security features and viable cost for short-distance communication. Its unparallel high-speed data rate and immunity against electromagnetic interference makes FSO the emerging technology of today. Atmospheric conditions like absorption, scattering, turbulence and pointing error prevail during wireless transmission. Through this paper we aim at elucidating the effect of the error introduced by misalignment between the transmitter and receiver that are ideally required to be in the line of sight rendering pointing error. Pointing error and turbulence effects are the main limitation parameters for our analysis. For this purpose, we have taken into consideration three different modulation techniques polarization shift keying, coherent OWC and on–off keying FSO communication system. We derived the novel expressions for the average spectral efficiency (ASE) over the generalized turbulence model for these modulation techniques. The ASE is analyzed against average transmitted optical power with the maximum ASE of 50 bits/s/Hz at the transmitted power of 10 dBm for coherent OWC technique.     

240Mbit/s直线运动型无线光通信系统研究

详细分析了直线轨道上运动通信的特点,设计和研制了一种具有双向收发功能的直线运动型无线光通信系统。该系统主要包括1 550 nm半导体激光器、高灵敏度PIN光探测器、球面单透镜式光发射天线和实心光锥耦合式光接收天线等关键部件。130 m运动工作距离的系统性能测试结果表明,在3.5 m/s最高运动速度、240Mbit/s通信传输速率下,运动中的数据丢帧率为零,以太网和视频指标均满足实际应用要求,系统适用于存在直线运动轨道的无线光通信场合。     

星间光通信链路优化设计

建立了一种空间光通信链路模型,对光通信链路的总体性能进行了仿真计算,并研究了在一定误码率、一定发射功率下优化通信光束发散角与径向偏角方差的关系。     

一种自由空间光通信光路的设计与分析

提出了一种用于自由空间光通信的光学系统的设计方法,在这种设计方法中通过卡塞格伦天线实现对激光束的准直,通过偏振分光镜和γ/2波片的巧妙使用来减少杂散光和反射光对信号光的干扰,通过对光学系统的自动跟踪控制消除了通信终端的失准问题。分析和实验表明,基于该光学系统的通信终端激光发散角达到0.4 mrad,对准误差小于6μrad,可实现2 km的自由空间光通信。