大气激光通信中三脉冲的MPPM编译码系统的实现

为了解决大气激光通信中单脉冲位置调制(PPM)的传输带宽扩张的问题,分析了多脉冲位置调制(MPPM)的传信能力、传输效率、带宽利用率等性能参数.发现三脉冲的MPPM在传信能力、带宽利用率较PPM和二脉冲的MPPM有很大优势.设计并实现了一种新的编译码系统,即三脉冲的MPPM编译码系统.实验结果表明,用FPGA实现的三脉冲的MPPM编译码系统能够正确地完成输入二进制信息的编译码.     

基于RS码的多脉冲位置调制系统的研究

为了改善雨、雾、雪等环境因素对大气激光通信系统性能的影响,建立了一种新的多脉冲位置调制(MPPM)系统。在新系统中不但加入了RS编译码器,而且对接收到的信号采用了最大似然检测技术。分析了信噪比、保护时隙持续时间、信息时隙宽度等性能参数。仿真结果表明,适当地选择参数,可以最大程度减少环境因素对大气激光通信的影响,提高大气激光通信系统的性能。     

大气激光通信系统中GF(17)域RS码研究

低脉冲位置调制是大气激光通信领域广泛采用的调制方式,为了更好地与低脉冲位置调制映射,提高通信系统的检错和纠错能力,在此通信系统中的信道编码采用基于有限域GF(q)上的纠错码,论述了GF(17)域RS码的编译码箅法和研究RS(16,10)的编译码算法及其实现过程.结果表明,采用16脉冲位置调制方式在信道受到干扰后,基于G...     

时钟抖动对水下激光MPPM通信的误码影响分析

多脉冲位置调制(multi-pulse position modulation,MPPM)与脉冲位置调制相比具有能量信息效率高和带宽低的优点,是水下激光通信中一种有效的通信方式.为了研究时钟抖动对激光水下多脉冲位置调制通信的误码影响,在分析MPPM时钟抖动时的性能的基础上,通过理论计算提出了MPPM最小误比特率的映射列表的方法,分析并仿真了MPPM使用二进制码和格雷码两种编码方式的误比特率.结果表明,在相同的传输带宽和传输速率下,使用格雷码编码的MPPM误码性能优于二进制编码,且MPPM的性能优于脉冲位置调制,误比特率降低约2.4dB.该研究结果对提高水下激光通信性能具有一定的理论参考价值.     

大气激光通信系统中Turbo码译码性能仿真

由于大气激光通信信道对光信号的衰减极大,实际通信系统的编码应具有极强纠随机差错和纠突发差错的能力.针对大气激光通信信道的特殊性,结合当前优异的编码技术Turbo码对信道进行编码,通过对大气激光通信信道的分析对Turbo码编译码系统进行修正,建立了基于大气激光通信信道的系统模型,仿真分析了Turbo码实现低误码率的大气激光信息传输的可行性,并分析了采用不同算法和不同交织长度对系统性能的影响,为Turbo码在大气激光通信系统中的应用提供了理论基础.     

超短脉冲大气传输展宽及脉冲波形分析

激光通信技术是实现高效通信的重要手段.大气激光通信链路中,大气的散射、吸收和湍流严重制约激光传输质量.分析了激光通信系统中由于大气湍流和色散造成的脉宽展宽,计算了脉宽展宽量与湍流大气折射率结构常数、初始脉宽和传输距离之间的关系;比较了不同发射激光脉宽、不同发射能量下的脉冲波形特性.数值计算及仿真结果表明,激光脉宽随传输距离、大气湍流的增大而增大,长脉宽的超短脉冲激光受大气湍流和色散的影响小,并且脉宽增大,激光功率降低,研究结论对超短脉冲的应用具有一定的意义.     

基于C8051F通信用大功率激光器驱动电源仿真与设计

结合半导体激光器的工作特性和大气无线激光通信编码技术,设计了一种低功耗、便携式通信用大功率脉冲半导体激光器驱动电源,该电源采用脉冲半导体激光器作为通信光源,以C8051F为控制芯片、CPLD为RS信道编码芯片实现信息在激光载体上的高速率大气传输.给出电源硬件设计方法.通过参数仿真与实验验证,该激光器电源具有通信频率可调、输出功率可调、操作方便、性能稳定等优点.     

大气激光通信中的LDPC-BICM技术研究

针对大气激光通信系统的信道特性不稳定问题,为了加强纠错能力和码间抗干扰能力,提出将LDPC码和BICM相结合的编码调制技术应用于大气激光通信。针对大气信道特征建立了不同湍流条件下的信道模型,选取了合适的映射方式,并且在强湍流和弱湍流大气信道下,分别对不同的编码和调制方案进行了仿真分析。仿真结果表明,选取Gray映射的LDPC-BICM技术能够有效地改进系统性能。     

激光通信系统中多脉冲位置调制帧同步的实现

为了解决激光通信中符号同步传输效率低问题,采用了超帧同步取代符号同步方法。在分析多脉冲位置调制码型和帧长的特点基础上,详细分析了不同的组合巴克码做多脉冲位置调制超帧同步码的方法,计算了不同长度帧的同步码长度。仿真结果表明,这种方法能实现二进制数据的正确解调。该研究结果对提高激光通信同步性能具有一定的理论参考价值。     

基于Raptor10码的自由空间光通信系统设计

大气湍流是自由空间光通信系统的主要限制因素,会造成光束的强度闪烁和相位起伏。为了应对大气湍流及背景光对无线激光通信的影响,设计并实现了一套无线激光通信系统。该系统采用数字喷泉码Raptor10码来提高通信系统的可靠性及抗干扰能力。此外还使用了巴克码作为帧头以及脉冲位置调制（PPM）方式,并以现场可编程门阵列（FPGA）为核心完成了数据的编码、调制、帧同步、解调及译码。其发射光源为波长532 nm激光,探测器采用Silicon Sensor公司的单点APD。最后在2 km的自由空间对整个无线激光通信系统进行测试,测试结果稳定可靠。     

空间光通信RS-INTERLEAVING信道编码研究

分析了空间激光通信的两种信道数学模型--自由空间光通信信道和大气激光通信信道,针对信道时变突发的特点,引入信道编码技术和交织技术,交织对发送信号进行扰码以克服大气信道相关性,Reed-Solomon(RS)线性分组码克服信道的突发错误,并进行一定程度的纠错.计算机仿真结果表明,RS编码和交织技术非常适合空间光通信信道,能大大降低系统的误码率.     

MIMO大气激光通信及其关键技术

多输入多输出(MIMO)系统在不增加频谱资源和发射功率的情况下,能够成倍提高现有系统信道容量的特点,本文将MIMO技术应用于大气激光通信。提出了基于MIMO的大气激光通信并建立了系统模型,详细的阐述了涉及到的关键技术。最后分析了该系统的信道容量变化情况,并通过仿真实验说明了信道容量及误字率与天线数量之间的关系。结果表明:随着天线数量的增加系统的信道容量增大,误码率减小,而且能有效克服大气湍流所产生的闪烁效应。同时在天线数量乘积相同的情况下,接收分集的效果要比发送分集的效果明显。     

大气信道下窄线宽激光器对相干通信系统性能影响研究

在空间下行相干激光通信系统中,激光器的线宽大小会影响通信系统的性能,而窄线宽激光器能有效降低激光器线宽引起的激光器相位噪声,目前已经成为相干激光通信系统的首选。光信号在大气信道传输时,大气湍流会引起光信号强度和相位的波动,从而进一步影响系统的通信性能。针对上述问题,基于四相移键控(Quadri Phase Shift Keying, QPSK)通信系统的工作原理,进一步考虑窄线宽激光器线宽和大气湍流引起的光信号强度和相位的波动,给出了空间下行QPSK通信系统误码率模型。并基于该模型,数值仿真分析了窄线宽激光器对空间下行相干激光通信系统性能的影响。结果表明：大气湍流不仅严重影响系统性能,也会弱化激光器线宽对系统性能的影响。而对于大气湍流影响而言,其引起的相位波动要大于光强波动的影响。此外,随着通信速率增大,激光器线宽对于系统性能影响也会随之降低。文中对于空间下行相干激光通信系统的优化设计和调试具有一定的实际参考意义。     

基于非视线红外激光大气散射通信技术研究

为了实现非视线激光大气散射通信,根据米氏散射理论,建立了非视线通信链路模型,研究了1.06m激光的大气散射通信技术,分析了激光接收功率、激光发射功率、激光发散角、接收视场、探测器灵敏度、发射机倾角、接收机倾角、大气衰减和通信距离的关系,并搭建了试验原理系统,进行了1km距离的散射通信试验,获得了激光散射信号。结果表明,在一定的天气条件下,采用波长为1.06m的红外激光进行信号传输,有望实现远距离的大气散射通信。     

基于RS485的大气数据前端传输系统设计与实现

为了在工农业生产中获取大气数据的详细信息,设计了一种利用RS 485总线把数据采集前端机、子站与中心站互连构成的数据前端传输系统,该系统的前端机对现场大气数据的采集与处理,并通过串口实现与子站、中心站的信息传输,有效完成大气数据的获取与传输.实际测试可见,系统实现了大气数据的采集与传输,可以满足实际工农业生产中获取大气数据的需要.     

轻霾天气下大气多次散射对激光通信的影响

为了了解多次散射对轻霾天气下大气激光通信的影响程度,建立了轻霾天气下大气多次散射的模型,并进行了分析,从理论上证明了在轻霾天气下前向散射对光接收的影响可以忽略。这为设计大气激光通信光收发系统提供了理论依据。     

大气激光通信机的光学模型和物理实现研究

将光学理论应用到大气激光通信机设计中，提炼出大气激光通信机的发射和探测过程的光学理论模型，提炼推证了半导体激光器远场发射、准直发射和接收透镜探测损耗的公式，提炼推证了准直激光焦面探测爱里斑公式及对应的质心运算和质心评价公式。设计了和上述推证相关的光学天线和分光镜等。设计了光学天线分辨率、CCD捕获分辨率、通信分辨率、伺服系统分辨率等和系统精度相关的参数。     

大气湍流对激光通信系统影响的数值模拟

从大气湍流对激光传输的影响出发,在Rytov和Tartaskii理论模型的基础上,得到激光通信系统的信噪比(SNR)、误码率(BER)和光强起伏之间的关系,并对信噪比和误码率在不同湍流强度、不同波长下随传输距离的变化进行了数值模拟。结果表明：大气湍流对系统误码率和信噪比均有明显的影响,且对误码率的影响超过信噪比占主要地位,在不同湍流强度下,误码率随着湍流强度的增加起初以指数形式迅速增长,最后趋于同一值,传输的最大距离有显著的变化,使用长波长的激光可以增加信号传播的有效距离,提高激光的通信质量。     

无线激光通信

无线激光通信是利用激光作为信息的载体,直接在大气或外太空进行信号传递的一种通信方式。它具有容量大、高速率、保密性好、机动性强的特点,可以进行语音,数据,电视,多媒体图像的高速双向传递。