自由空间光通信的抗干扰接收系统

根据现代战场通信保密及抗干扰的需要,提出一种新型自由空间光通信接收机模型.该接收机结合自适应调相阵列和非线性光开关技术,可以实现对光信号的波前畸变的实时矫正,提高了无线光通信系统接收机的性能,同时也具备防强激光攻击的功能.分析求解了多路光信号合束的相位匹配条件,提出了闭环锁相方法,给出了非线性定向耦合器用作光开关的理论模型和优化方法,以及降低门限功率值的方法.该系统模型能够满足战场及时保密通信的要求,并具有防备强激光攻击的功能,适合现代战场通信的需要,为现代战场通信方式提供了一种新思路.     

无线激光通信系统中光纤光栅滤光器的设计

提出了基于光纤Bragg光栅(FBG)的用于无线激光通信系统的滤光方案,采用耦合模理论分析了FBG的传输特性,用龙格-库塔法对光纤光栅进行了计算机数值仿真,设计了工作在850nm波长的超窄带光纤光栅滤光器的参数.仿真结果表明,此滤光器可以达到很窄的带宽(0.03nm)、很高的峰值反射率(接近100%)和光滑、抑制边带的反射谱.     

自由空间光通讯中应用的光纤耦合系统设计

在分析光纤通信、光纤传感等系统光纤耦合特点的基础上,讨论了自由空间光通讯系统光纤耦合前端的设计理念和总体要求。给出了针对840m通讯波段的光纤耦合系统设计实例,并且对设计优化结果进行了分析。     

一种用于大气激光通信透明传输的光端机

提出了一种解决大气激光通信中断问题的方案,详细介绍了该方案中光端机的设计.实验表明,该方案能有效实现大气激光通信中透明传输10Mb/s-160Mb/s的各种数据,并提高了大气激光通信系统的可通率.     

自由空间光通信中相干OFDM系统性能分析

结合正交频分复用（OFDM）技术和相干探测的优势,研究了相干OFDM自由空间光通信（FSO）系统的误码性能,考虑了OFDM映射方式以及映射阶数对系统误码性能的影响。在Gamma-Gamma大气湍流信道下,分别从平均信噪比和所需平均接受光功率的角度考虑了系统在弱、中和强湍流三种情况下的误码性能。在此基础上,推导了系统误符号率的闭合表达式。仿真结果表明,相干探测下OFDM FSO系统可以较好地克服大气湍流效应,在弱、中湍流情况下,QAM映射方式下系统的误码性能明显优于PSK方式,在强湍流下这种优势不明显,此外随着映射阶数的增加,系统误符号率增加,因此在实际应用中可以通过降低映射阶数来提高系统误码性能。     

Adaptive cooperation for free space optical communications

Telecommunication Systems - In this paper, we propose a new Adaptive Cooperation (AC) protocol for Free Space Optical (FSO) communications. Two versions of the protocol are presented. The first...     

2.3km距离1.25Gb/s速率自由空间光通信实验

介绍了采用新研制的便携式大气光通信系统实现了2.3km距离、1.25Gb/s速率的自由空间光通信实验.给出了系统的设计考虑、基本原理、系统组成等.通信系统的天线口径为40mm,光终端重量为3.5kg,通信波长为1550nm.该通信系统具有视频、以太网等多种接口.实验证明了光学接收系统的接收口径尺寸一般要大于扰动产生的闪烁空间尺度的设计要求.     

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。     

应用于空间光通信的锥形光纤阵列

空间光到光纤的耦合是自由空间光通信的关键技 术,针对光纤纤芯直径很小,给耦合 带来很大困难这一问题,文章先分析了空间光到单光纤的耦合模型,然后提出了采用锥形光 纤阵列提高耦合效率的接收方法,之后,在实验室试制了锥形光纤阵列样品,并在微振动环 境下采用两种方法测量接收光功率,第一种方法是采用一个大靶面雪崩光电二极管(APD) 同时接收九根光纤光功率,第二种方法是采用熔融拉锥型光分路器将9根光纤中的光合并进 入一根光纤,然后用光功率计进行测量,测量结果表明,采用第一种方法比第二种方法得到 的光功率稍高,这是因为熔融拉锥后的光纤会有能量泄露。从总体上看,两种接收方法均说 明锥形光纤阵列样品达到了预期的接收效果。     

无线光载射频通信系统误码率性能分析

理论分析了大气湍流信道下无线光载射频通信系统的误码率,推导出从弱湍流到强湍流环境下采用BPSK调制格式的无线光载射频通信系统平均误码率闭合公式。基于公式,进行了数值仿真,仿真结果表明Rytov指数、接收天线直径和传播距离是影响系统误码率的主要因素,并讨论了误码率随这3个参数的变化趋势。最后研究了MPSK/MQAM在无线光载射频系统中的误码率性能,得到一种具有较低误码率和高比特速率的调制格式。     

自由空间光通信精跟踪模糊控制系统的设计

针对空间光通信中捕获、瞄准和跟踪(ATP)技术的精跟踪系统对信标光斑实时准确跟踪需求,设计了基于前馈补偿的比例,积分和微分(PID)模糊控制系统,采用camera-link接口的高帧频CMOS相机和大规模FP-GA芯片设计了精跟踪处理控制平台,并将图像处理、前馈补偿和PID模糊控制等功能全部集成在FPGA芯片内部。实验结果表明,前馈补偿模糊PID控制具有更强的系统适应性,精跟踪系统带宽达到300 Hz,对大于100 Hz的高频振动频谱仍然有很好的抑制补偿效果,尤其对于低于60 Hz的主要扰动频谱具有很好的跟踪补偿效果,抖动压缩比达到90%以上,抖动均方差小于1 pixel,定位精度约为1μrad。     

空间光通信精跟踪系统电路接口板设计

介绍了空间光通信精跟踪系统,提出了系统接口电路板的设计及扩展需求,进而设计了精跟踪系统接口电路板,并详细讨论了图像采集模块和DA模块的设计.上电测试了电路板接口板的相关功能,测试结果表明,CMOS相机输出时钟以及同步信号正常,DA模块工作正常,验证了设计的有效性.     

PDM-DPSK-MPPM hybrid modulation for multi-hop free- space optical communication

A hybrid polarization division multiplexed-differential phase shift keying-multipulse pulse position modulation (PDM-DPSK-MPPM) scheme for multi-hop free-space optical (FSO) communication is investigated. The analytical bit error rate (BER) of the proposed system in Gamma-Gamma turbulence channels is derived and verified using computer simulation. The results show that both multi-hop and hybrid modulation schemes are efficient techniques to improve the performance of FSO links. Compared with the traditional binary phase shift keying (BPSK) and MPPM, the hybrid scheme can improve the bandwidth-utilization efficiency and reliability of the system. Compared with the coherent demodulation of PDM-QPSK-MPPM, the system complexity is reduced at the cost of the degradation of BER performance, which can improve the practicality of hybrid modulation technology in FSO system.     

自由空间光通信技术的应用与发展

自由空间光通信(FSO)是小功率红外激光束以大气为介质传送光信号的一种激光通信系统.文章简要介绍了国内外FSO技术的发展现状,简述了FSO是现阶段解决"最后一公里"瓶颈问题的有效途径,特别强调了FSO系统在解决宽带网络"最后一公里"瓶颈的重要作用和意义.     

应用于自由空间光通信的PIN激光信号阵列接收器

针对目前的自由空间光通信存在空间光-光纤难以 有效耦合这一问题,考虑到空间光耦合进入光纤后需要将光信号转换为电信号才能实现通信 ,为此本 文提出直接将空间光信号转换为电信号的思想,设计了一种应用于空间光通信的PIN光电二 极管阵列接收器,每一个PIN光电二极管可 以独立接收空间激光并将其转换为电信号,多个PIN光电二极管通过串联和并联将电信号汇 合以方便后续信号处理。对这一新的接收器进行理论分析和模拟实验的结果表明,新的接收 器能有效提高空间光的接收效率。     

面向自由空间光通信的PC-STBC方法研究

针对大气湍流对自由空间光通信系统误码率影响较大的问题,提出了一种在多输入多输出系统中将极化编码与空时编码直接级联的方案。在弱湍流信道中,使用高斯近似的方式构造出编码序列并进行极化编码,并使用二进制相移键控对编码序列进行调制,再与空时编码进行直接级联。仿真结果表明:在多输入多输出系统中,码字长度N=1 024时,系统的误码率可下降至10-6级以下;若码字长度N=2 048时,信噪比高于2 dB时,误码率可趋近于0。接收天线数越多,系统的分集阶数越高,系统误码率下降速度变慢,系统整体性能变差。因而该级联方案能够更好地改善系统误码率性能。并且在不同的湍流强度下,表现出对强湍流具有更好的抑制效果,误码率下降更明显。     

无线光通信中对角分层空时编码的研究

本文主要研究对角分层空时编码在无线光通信中的应用,并对其误码率特性进行了分析。仿真结果表明,随着收发天线数的增加,系统的信道容量几乎成倍的增长,同时误码性能有明显的改善;说明该系统具有对角分层空时编码原有的信道容量和良好的误码率性能,能够很好的保证传输质量,同时有望抑制大气的闪烁效应。     

High-availability free space optical and RF hybrid wireless networks

We introduce hybrid free-space optical and RF wireless links as potential technology for designing next-generation broadband wireless networks. We present various design challenges and potential solutions for real-time link performance characterization and adaptation for enhanced performance during adverse weather conditions. First, we introduce the hybrid wireless architecture and emphasize its significant role in achieving ubiquitous carrier-grade wireless connectivity. Second, we propose a link monitoring scheme that accurately reflects the performance of optical wireless links under various weather conditions. In addition, we examine the role of known link performance restoration schemes - power and data rate control. Third, we propose two novel link restoration schemes that efficiently utilize the hybrid architecture: dynamic load switching and multihop routing. Finally, the article describes an elaborate field testbed based on the hybrid architecture and various link restoration techniques. The dynamic load switching scheme is shown to have a profound impact on the overall hybrid link availability. The results, recorded from the experiments during extreme weather conditions, validate the impact of the hybrid architecture concept and conclusively prove the availability and reliability of the architecture in achieving sustained highspeed wireless connectivity.     

空间光通信复合轴APT系统

为克服单轴伺服系统的固有频率和带宽限制,设计了一个双轴复合APT系统.建立了快速反射镜、相机、D/A数据采集卡和速度伺服单元的传递函数,得到了该系统的传递函数的理论模型.结合MATLAB仿真,分析了动态滞后误差、平台振动误差、光斑质心检测误差、机械力矩干扰误差对APT系统精度的影响.采用现代综合算法,对快速反射镜APT...     

空间光通信中精跟踪控制器的设计

精跟踪伺服系统设计是APT的核心技术,决定了通信链路能否建立以及通信系统的性能.针对空间光通信中压电陶瓷驱动FSM偏转具有非线性、时变不确定性和纯滞后等特性,提出变论域自适应模糊PID控制方法.引入变论域思想,并通过对输入变量加入伸缩因子的方式来实现变论域的目的,自适应能力和抗干扰能力明显增强.可有效解决稳定性与准确性的矛盾.实验结果表明:模糊PID控制算法增强了伺服系统鲁棒性,并提高了伺服系统实时性;跟踪精度可达到5μrad,对卫星平台振动和大气湍流引起信标光斑抖动有一定的抑制作用,能够满足空间光通信精跟踪精度的要求.