基于无线光通信的舰船三维变形测量方法

无线光通信(FSO)因其高速便捷、抗电磁干扰能力强的优势得到了越来越多的关注,成为军民领域的研究热点。提出了一种舰船三维变形测量方法,利用FSO技术设计了时统单元,使系统的光学结构可以同时实现舰船三维变形角的测量、接收单元的光学成像激励和测量结果的授时。对系统的结构和关键电路的设计进行阐述,并结合数据仿真对系统误差进行分析。结果表明,该测量方法在理论上具有可行性,不仅满足测量精度要求,并且具有更低的硬件复杂度和更高的可用性,有望应用于实践中。     

基于LDPC编码的双工逆向调制自由空间光通信系统

在逆向调制(modulating retro-reflector,MR R)自由空间光通信(free-space optical,FSO)系统中, 激光信号在传输过程中受到双程大气湍流的严重影响,导致系统误码率性能恶化。本文提出 采用低密度奇 偶校验编码(low density parity check,LDPC)方法来降低MRR FSO通信系统的误码率, 并且尝试使用微角 锥棱镜阵列(microcorner cube retroreflector arrays,MCCRA)来改善MRR FSO信道的传 输稳定性。本项研究 中搭建了MRR FSO通信实验平台,进行了基于LDPC编码的频分双工MRR FSO通信实验。实验结 果表明 使用LDPC编码的MRR FSO系统增益约为3dB,使用微角锥棱镜阵列作为MRR FSO反射器件能够 通过补 偿大气湍流引起的相位畸变来提升系统性能。结果还证明了LDPC编码相较于MCCRA,更能够 提升MRR FSO系统的误码率性能。由此可见,将LDPC编码方式与微角锥棱镜阵列结合运用于MRR FSO系 统能获得更加优化的系统性能。     

FSO能否再获新生

在过去的三年中,FSO备受一些用户的青睐。纽约世贸中心受到袭击的第一时间,纽约州联合法院系统选择了FSO,双塔倒塌后不到一周的时间内,3个FSO系统迅速恢复了通向曼哈顿法院的业务。本刊第三期也曾将FSO列入“未来10年最有市场发展前景的10大通信技术”,并对这一直接利用激光光束连接空间两点的高速传输技术作了介绍。而在随后的第五期中,我们又向读者介绍了FSO的先行者——AirFiber公司正式宣告解体以及其他不少FSO公司也纷纷落马的消息,似乎FSO已穷途末路。但最近,种种迹象显示FSO重又热起,它将再获新生?一直对FSO情有独钟的最…     

全双工逆向调制自由空间激光通信系统的设计与分析

逆向调制自由空间激光通信(MRR FSO)系统是将传统FSO链路的一个终端替换成逆向调制器(MRR)而构成的一个非对称FSO系统,因其功耗低、MRR端体积小和易安装等优点,成为自由空间光通信技术研究热点之一。针对MRR FSO系统现存在的捕获系统复杂、对准难度大等技术难题,在原有MRR FSO系统的基础上设计了一种全双工MRR FSO系统。其中光收发机端的共用光学天线模块采用较大孔径的反射式天文望远镜系统,主要用来减小光束发散角、增加接收孔径。MRR端采用单个大尺寸或多个小尺寸MRR器件,来提升反射光信号质量,并搭建室外长距离实验系统,对该MRR FSO系统进行测试,验证了该系统的合理性。结果表明,所设计的全双工MRR FSO系统在长距离全双工激光通信是可行的,为最终实现长距离全双工MRR FSO系统做铺垫,是未来MRR FSO技术的发展方向之一。     

无线光通信技术

无线光通信(FSO)是一种新型无线宽带接入技术。本首先对FSO进行了概述，接着简单讲述了FSO的工作原理和FSO的优点和缺陷，指出FSO是解决“最后一公里”问题的新方案，最后简单讨论了FSO的发展前景。     

微角锥棱镜阵列在逆向调制激光通信中的应用

基于逆向调制反射器(MRR)的自由空间光(FSO)技术是将传统FSO链路中一个终端的激光发射器和跟瞄系统替换成MRR而构成的一个非对称的FSO系统。MRR主要由光调制器和无源逆向反射器构成。针对未来超高速信息传输与小型化链路的需求,研究使用微角锥棱镜阵列(MCCRAs)来替代MRR中的无源逆向反射器,研究MCCRAs的波前补偿特性在MRR FSO系统中的应用。对MCCRAs的波前补偿原理进行了理论分析,通过实验分析验证了MCCRAs的波前补偿特性。在同等实验条件下,实验结果表明,MCCRAs的波前补偿特性在抵抗大气湍流对激光传输造成的影响上有着良好的效果表现,可提升1～2个数量级的BER性能。对基于MCCRAs的MRR FSO系统进行整体评估,探讨国内MRR FSO技术面临的技术瓶颈并对未来工作提出进一步建议。     

FSO关键技术及应用

文章从自由空间光通信(FSO)的概念和原理出发,重点研究了FSO系统的几个关键技术:冗余链路控制技术、动态跟踪控制技术、FSO网管和FSO网络安全,并简单探讨了它在光通信接入中的广泛应用.     

FSO通信系统中振动的影响

在FSO通信系统中，装置平台的振动对FSO通信系统的误码率有很大的影响，而误码率又直接决定了FSO系统的通信质量。本分析了当发射光束为高斯光束时，振动对FSO系统误码率的影响。研究发现，装置平台振动的振幅、FSO系统的通信距离对误码率的影响相当大，FSO系统所选用的波长对误码率基本上无影响。     

基于北斗三号卫星的铁路环境场景辨识方法研究

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)在铁路上的应用减少了传统列车定位技术对轨旁设备的依赖，降低了列车定位成本。铁路沿线的建筑物、路堑等环境对GNSS信号传播的阻挡和反射给列车的位置估计带来不确定性，降低GNSS定位性能。将遮挡程度用天空遮挡特性(Feature of Sky Occlusion, FSO)表示，FSO是使用卫星的方位角、高度角和信号强度估算的参数，反映了GNSS定位的降级程度和性能水平，可以作为定位性能评估和环境场景辨识以及进一步改善定位性能的指标。在GPS卫星数据的基础上增加了北斗三号卫星，提出了一种基于FSO和可见星的动态时间规整匹配方法。建立铁路场景的FSO参数模型库，将大量的历史铁路沿线GNSS观测数据应用于场景区段FSO建模，利用动态时间规整(Dynamic Time Warping, DTW)算法将场景区段的FSO参数模型与FSO模型库进行匹配。利用了北京三家店站现场实验数据进行算法验证，验证结果表明基于DTW算法的场景匹配方法可以有效辨识铁路场景的类型。     

FSO在室内雾信道的模拟研究

针对自由空间光(FSO)通信在雾天时系统性能急剧下降的现象和大气中雾天的衰减数据采集困难的问题,创新性地在室内搭建了FSO通信系统来模拟激光在雾天的传输,研究了雾天FSO通信的衰减情况,构建了该室内FSO通信系统的信道概率模型.在室内FSO通信系统中模拟了1550 nm波长激光在不同能见度下传输的衰减情况,分析了不同能...     

Automatic realignment with electronic steering of free-space-optical transceivers in MANETs: A proof-of-concept prototype

Free-Space-Optical (FSO) communication has the potential to achieve very high wireless communication rates at tens of GHz. Although it has the advantage of high-speed optical modulation, FSO communication is prone to mobility and it requires establishment and maintenance of line-of-sight (LOS) between FSO transceivers since FSO transceivers are highly directional. We consider FSO structures with multiple transceivers placed on a spherical shape with angular diversity and tackle the problem of automatically detecting and maintaining LOS alignment among neighbor multi-transceiver FSO structures. We present a prototype implementation of such multi-transceiver electronically-steered communication structures. Our prototype uses a simple LOS detection and establishment protocol and assigns logical data streams to appropriate physical links. We show that by using multiple directional transceivers and an auto-alignment mechanism, it is possible to maintain optical wireless links in a mobile setting with minimal disruptions and overhead.     

Sum rate–based relay selection strategy in FSO systems

We present a relay selection strategy for bidirectional free‐space optical (FSO) communication systems. A parallel relayed FSO network consisting of multiple decode‐and‐forward protocol based two‐way relays (TWRs) is considered. Using the proposed relay selection strategy, one TWR is selected to establish an FSO communication link between two non‐line‐of‐sight FSO transceivers. As the two‐way communication process is characterized by achievable sum rate of the system, the relay selection strategy is designed such that the achievable sum rate is maximum. Considering a Gamma‐Gamma distributed optical channel with path loss and pointing errors, we present a mathematical framework for the proposed relay selection strategy.     

Gamma-gamma大气湍流下自由空间光通信的性能

自由空间光通信在各种应用中得到了广泛关注,但大气湍流效应导致系统链路性能恶化.假设大气湍流信道是无记忆平稳遍历并且为加性高斯白噪声(AWGN),自由空间光通信系统采用开关键控(OOK)强度调制直接检测(ID/DD),研究了gamma-gamma大气湍流信道下自由空间光通信的性能.利用MeijerG函数推导出了自由空间光...     

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.     

Effect of clear atmospheric turbulence on quality of free space optical communications in Yemen

Free space optical (FSO) communication is one of the most recently developed modes of wireless communication.FSO is a technique used to convey data carried by a laser beam through the atmosphere.While FSO offers a broadband service,it requires a line of sight communication between the transmitter and receiver.The atmosphere has effects on the laser beam passing through it.For instance,the quality of data received is affected by the scattering and atmospheric turbulence.The atmospheric turbulence is caused by both temporary and special random fluctuations of the refractive index along the optical propagation path.Clear air turbulence impairs the performance of the FSO due to the fluctuation in the intensity of the laser beam.By referring to the two criteria,namely bit error rate (BER) and signal to noise ratio (SNR),this work includes analysis of the effect of atmospheric turbulence on FSO systems in Yemen by using an appropriate model.     

一种用於空间光通信系统的FSOP及应用

提出一种可用于空间光通信系统的通信协议(FSOP)。该协议在光路的物理连接之上建立一种可进行数据传输的逻辑链路,该链路具有数据实时备份、出错即时恢复等机制以保证传输数据的安全与可靠。本文提供的通信协议可以弥补空间光通信系统的通信质量易受外部环境影响而容易出错的不足,使光通信系统真正具有和光纤可相比较的传输稳定性和可靠性。同时可用於具有移动平台之光通信系统上。     

自由空间光通信低功率激光干扰实验

以目前技术最为成熟、应用最为广泛的强度调制/直接检测(IM/DD)体制的自由空间激光通信体制为例,利用自主研发的无线激光通信系统,采用漫反射的方法,研究了小功率脉冲激光对自由空间激光通信的干扰效果。利用不同调制频率、不同脉宽的半导体激光器和固体激光器分别进行了多次激光干扰实验,证明了干扰的可行性,得出了调制频率、脉宽与干扰效果的关系,并结合自由空间激光通信原理和通信设备的工作流程对实验现象加以解释和分析,提出了低功率脉冲激光对通信系统实现干扰的条件。     

一种大气激光通信信道测试系统的设计

介绍了一种大气激光通信信道测试系统的设计方案,并使用该系统在桂林进行了长期的大气信道测试。通过对测试数据的处理分析,给出了天气状况与FSO设备通信质量的关系。     

双向四节点自由空间光通信中继协作策略

为了扩大自由空间光（FSD,free space optical）通信网络的覆盖范围,研究了感知协作FSO通信策略。策略的物理模型为直线型放置的4个节点要通过中间2个节点的协作完成两对节点间光波信号的交换。首先讨论了联合无线网络编码（JN）和叠加编码感知接收（SCCR）的概念及其相关分析,然后对FSO通信网络模型提出了...     

基于双模turbo码的自由空间光通信系统特性分析

在自由空间光通信(FSO)系统中,大气信道的信噪比(SNR)特性对系统的通信性能影响很大,提出了双模turbo码的编码方案.从研究大气对自由空间光通信系统的影响出发,在分析了大气信道特性后建立了大气信道信噪比和能见度的关系,详细阐述了双模turbo码的编码、译码原理.应用建立的大气信道的信噪比关系,仿真分析了大气信道的信噪比和大气能见度的关系和两种编码条件下自由空间光通信系统的误码率(BER).结果表明,对于一个实用的无线光通信系统,在要求系统的误码率低于10-5时,基于双模turbo码的系统所要求的信道信噪比比基于普通turbo码的系统的要求低1 dB.因此在相同的信噪比条件下,相对于普通turbo码,双模turbo码能有效降低系统的误码率.