基于Exponentiated Weibull 湍流模型的OFDM光链路性能分析

研究了Exponentiated Weibull 大气湍流下OFDM光链路误码性能,分别考虑大气湍流的单独影响及大气湍流和指向误差对误码率的联合影响,利用MeijerG函数推导出多载波条件下总平均误码率的闭合表达式。根据总平均误码率闭合表达式进行了仿真,分析了在不同大气湍流强度、QAM调制阶数、抖动标准差和波束宽度条件下,链路误码率随发射功率变化的关系。通过仿真分析证明仅在大气湍流影响下发射功率的增加对误码率的改善优于在大气湍流与指向误差的联合影响下;不同调制阶数,增大发射功率对链路误码性能的改善近乎相同;随着湍流强度、抖动标准差和波束宽度的增加,误码率增加。     

基于自相似排队模型的星上交换输入缓存分配算法

针对空间信息网络的自相似分组业务流、星上交换节点的有限缓存资源,提出一种基于自相似排队模型的星上交换输入缓存分配算法。构建了基于VOQ的空间信息网络星上Crossbar交换节点模型,依据空间信息网络业务流的自相似性,通过建立虚通道自相似排队模型,估算出各个虚通道的缓存溢出概率,再根据其溢出概率采用贪婪算法来实现缓存资源的优化分配。仿真分析了在自相似分组业务流下优化分配算法和均匀分配算法的性能。结果表明,在相同缓存开销下,优化分配算法可以有效降低分组的平均时延;在同等分组平均时延下,分组业务流自相似程度为0.8和0.6时,可分别节省缓存开销约25%和17.4%。     

湍流作用下地基激光清除空间碎片的影响规律

在大气湍流作用下的基础上建立了地基激光辐照小尺度空间碎片在大气中的传输模型。利用该模型对高能脉冲激光远场激光参数与天顶角的关系作了仿真分析,论述了不同束散角下大气湍流对远场激光参数的影响规律;在此基础上,建立了高能脉冲激光在靶表面的冲量耦合模型,对铝靶在激光辐照下的冲量耦合系数与天顶角的关系进行了模拟分析,并讨论了受大气湍流影响的冲量耦合系数变化量与激光脉宽的关系。     

地基激光驱动空间碎片降轨特性研究

为了研究小尺度空间碎片的降轨特性,建立了空间碎片自旋与非自旋模型,理论分析了地基激光作用下碎片速度的变化规律,在此基础上研究了激光辐照作用下空间碎片的变轨模型。采用理论仿真的方法,分析了在高能脉冲激光作用下空间碎片的近地点与远地点高度、半长轴及偏心率随初始真近角的变化规律。结果表明,地基激光清除空间碎片存在最佳作用区域,自旋碎片在初始真近角86°~151°范围内降轨效果最佳,非自旋碎片在初始真近角130°~162°范围内降轨效果最佳。自旋空间碎片降轨效果明显优于非自旋空间碎片。     

小尺度空间碎片天基激光清除过程研究

选取LEO区域中典型材料的小尺度空间碎片,建立了相应的靶材模型,研究了高能脉冲激光与靶材作用下碎片速度的变化规律。在此基础上建立了激光辐照作用下小尺度空间碎片的变轨模型。通过仿真分析,对高能脉冲激光作用下典型空间碎片轨道参数的变化规律进行了数值模拟。研究结果表明,设定的天基平台激光站能在一个飞行周期内辐照典型材料碎片达到降轨清除的目的,为天基平台激光清除空间碎片技术的应用提供了必要的理论基础。     

基于Exponentiated Weibull模型的M-PPM调制空间光链路误码性能

本文研究了Exponentiated Weibull 大气湍流下光链路误码性能,考虑大气湍流和指向误差对误码率的联合影响,利用Meijier′G函数推导出误码率的闭合表达式。根据误码率闭合表达式进行了仿真,分析了在不同大气湍流强度、PPM调制阶数、抖动标准差和波束宽度条件下,链路误码率随发射功率变化的关系。通过仿真分析证明:不同调制阶数,增大发射功率对链路误码性能的改善近乎相同;随着湍流强度、抖动标准差和波束宽度的增加,误码率增加。     

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。     

天基激光清除小尺度空间碎片变轨模型研究

通过选取LEO区域中两种典型材料的小尺度空间碎片,分别建立了相应的强激光与靶材的冲量耦合模型,研究了高能脉冲激光与靶材作用下碎片速度的变化规律。在此基础上建立了激光辐照作用下小尺度空间碎片的变轨模型。通过仿真分析,对假定功率激光器作用下两种典型材料空间碎片轨道参数的变化规律进行了数值模拟,并讨论分析了碎片自旋角速率及不同功率的激光器对碎片清理效能的影响规律。研究结果表明,在假定功率的天基平台激光器作用下能在一个飞行周期内辐照两种典型材料碎片达到降轨清除效果,为天基平台激光清除空间碎片技术的应用提供了必要的理论基础。     

指数威布湍流模型下高空OFDM-FSO系统误码率分析

基于指数威布(Exponentiated Weibull)大气湍流模型,搭建高空平台下的OFDM-FSO通信系统,以误码率为评价指标分析在分别采用K-PSK和M-QAM调制方式下OFDM-FSO通信系统的链路性能。仿真结果表明,OFDM-FSO系统在指数威布大气湍流模型下的误码率随着载噪比的增大而逐渐降低,采用PSK调制方式下的误码率性能普遍优于子载波采用QAM调制方式下的误码率性能。不同湍流条件下误码率随载噪比增大的变化趋势存在细微不同,以中、强湍流条件下较为明显。指数威布模型下,接收端孔径平均效应能够有效改善系统误码性能。     

M-QAM调制下高空平台OFDM光链路误码性能

针对Gamma-Gamma分布大气湍流效应、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,研究了高空平台OFDM光链路通信模型的误码性能。建立了基于M-QAM调制的高空平台OFDM光链路通信模型,获得了OFDM光链路的载波噪声比,推导出总平均误码率的闭合表达式。仿真分析了在不同大气湍流强度、QAM调制阶数、抖动标准差和波束宽度等参数条件下,链路误码率与发射功率的关系。研究结果表明,在弱湍流条件或归一化抖动标准差小于0.6时,增大发射功率对链路误码率性能的改善程度较为缓慢;不同QAM调制阶数或归一化波束宽度条件下,增大发射功率对链路误码率性能的改善程度不明显。