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大气激光通信中的完全光广义空间调制

光学学报 2020年第13期40卷 1-7页

作者：王惠琴杨顺信张悦包仲贤兰州理工大学计算机与通信学院甘肃兰州730050

现有光空间调制由于其传输速率与激光器数量呈对数关系,导致空间资源的利用率较低。因此,提出了一种完全光广义空间调制(F-OGSM)方案,该方案通过激活不同数量的激光器来传递信息,使传输速率和激光器数量之间呈线性关系。同时,为了充分... 详细信息

现有光空间调制由于其传输速率与激光器数量呈对数关系,导致空间资源的利用率较低。因此,提出了一种完全光广义空间调制(F-OGSM)方案,该方案通过激活不同数量的激光器来传递信息,使传输速率和激光器数量之间呈线性关系。同时,为了充分利用激光器所有可能的组合,采用基于信道范数最大化选择算法完成了激活激光器的选择,有效改善了系统的误码性能。最后,利用蒙特卡罗仿真方法比较了F-OGSM以及现有光空间调制的性能。结果表明:相对于广义空间脉冲幅度调制而言,在激光器数量和调制阶数均为4时,F-OGSM系统的传输速率增加了1 bpcu;当误码率为1×10-3时,采用激光器选择算法后F-OGSM系统所需信噪比改善了4 dB。可见,F-OGSM作为一种高速率的调制技术非常适用于未来大气激光通信。

关键词：大气光学大气激光通信光空间调制完全光广义空间调制激光器选择算法

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大气激光通信中垂直分层空时码的研究与实现

光电子．激光 2012年第3期23卷 495-500页

作者：王惠琴曹明华贾科军柯熙政兰州理工大学计算机与通信学院甘肃兰州730050 西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

针对垂直分层空时(V-BLAST)码存在译码复杂度高、误码性能不理想等不足,本文将串行干扰消除(SIC)算法应用于V-BLAST码的译码中,提出了一种适合于大气激光通信的分层空时(LST)编码方案。采用仿真分析和硬件实验相结合的方法,验证了本文... 详细信息

针对垂直分层空时(V-BLAST)码存在译码复杂度高、误码性能不理想等不足,本文将串行干扰消除(SIC)算法应用于V-BLAST码的译码中,提出了一种适合于大气激光通信的分层空时(LST)编码方案。采用仿真分析和硬件实验相结合的方法,验证了本文方案的正确性和合理性。实验结果证明了在大气激光通信中采用基于SIC算法的V-BLAST编码的可行性,为进一步提高通信的传输速率、改善系统性能提供了新方法和依据。

关键词：大气激光通信分层空时(LST)码强度调制串行干扰消除(SIC)算法

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大气激光通信光束同轴对准检测方法

中国激光 2016年第6期43卷 175-184页

作者：柯熙政雷思琛杨沛松西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

利用大气湍流对光束的扩展、背投成像原理和卡塞格林望远系统,提出了一种适用于大气激光通信捕获、对准和跟踪系统的光束对准检测方法,并对其进行理论分析和实验验证。该方法利用光斑形状和光斑形心位置综合解算光束的横向偏移量和轴向... 详细信息

利用大气湍流对光束的扩展、背投成像原理和卡塞格林望远系统,提出了一种适用于大气激光通信捕获、对准和跟踪系统的光束对准检测方法,并对其进行理论分析和实验验证。该方法利用光斑形状和光斑形心位置综合解算光束的横向偏移量和轴向偏转量,解决了一般方法无法分辨出光斑在接收焦平面的移动是由于光束横向偏移还是轴向偏转引起的问题,以及光束横向偏移量无法被精确检测的问题。实验结果表明,该方法可有效地对光束对准状态进行检测,最终实现分辨率为2.2μrad的角度偏转量和分辨率为0.25mm的横向偏移的检测。

关键词：光通信大气激光通信捕获对准和跟踪系统光斑检测

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大气激光通信光斑图像的快速复原与实时检测

光学精密工程 2015年第8期23卷 2393-2399页

作者：高世杰盛磊吴志勇朱立禄中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039

针对大气湍流对激光通信中对信标光的捕获、跟踪与对准(ATP)的影响,提出了基于盲解卷积的快速复原与实时检测算法。采用一维点扩散函数重新构造方位退化模型,取代了原有经典二维退化模型;改进了约束共轭梯度算法中的约束算子,并通过改... 详细信息

针对大气湍流对激光通信中对信标光的捕获、跟踪与对准(ATP)的影响,提出了基于盲解卷积的快速复原与实时检测算法。采用一维点扩散函数重新构造方位退化模型,取代了原有经典二维退化模型;改进了约束共轭梯度算法中的约束算子,并通过改进的共轭梯度迭代算法求得对原始图像的估计;最后通过连通域计算提取估计结果中的光斑中心位置。采用现场可编程门阵列和数字信号处理器实现所提出的共轭梯度算法并提取光斑中心位置,满足了系统实时性要求。实验表明,所提出的快速复原算法能够实时复原分辨率为200pixel×200piexl,帧频为100 Hz的光斑图像,所提取的信标光光斑中心位置与事后计算结果的误差小于1pixel,能够满足激光通信系统对信标光的实时跟踪要求。

关键词：大气激光通信图像处理图像复原捕获跟踪对准实时检测共轭梯度算法

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大气激光通信机的设计

光电工程 2005年第11期32卷 84-86页

作者：谭大川史清白范天泉中国科学院光电技术研究所

光束发散角和接收口径是大气激光通信机设计的主要参数。根据高斯光束的光强分布特性,分析激光大气通信中主要的几何扩展损耗,并提出了基于该损耗的光端机设计新方法。通过对几何扩展损耗与发散角、接收口径的相互关系数值分析,确定出... 详细信息

光束发散角和接收口径是大气激光通信机设计的主要参数。根据高斯光束的光强分布特性,分析激光大气通信中主要的几何扩展损耗,并提出了基于该损耗的光端机设计新方法。通过对几何扩展损耗与发散角、接收口径的相互关系数值分析,确定出适合于数公里级大气激光通信机的主要参数:光束发散角可取0.8mrad～1.2mrad,接收口径为120mm。研制了155Mbps,4km大气激光通信机,初步实验结果表明在能见度大于4km的情况下,系统性能满足误码率低于10-9要求。

关键词：大气激光通信几何扩展损耗发散角接收口径

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大气激光通信中几种调制方式的性能比较

西南交通大学学报 2007年第5期42卷 600-603页

作者：钟晓春韩佳佳西南交通大学应用物理系四川成都610031

为选择适合大气激光通信的信道调制方式,对湍流信道下的大气激光通信系统中的OOK,PPM,DPPM和DPIM调制方式的包误码率(PER)和带宽性能进行了仿真分析.结果表明,DPIM的PER性能最好,PPM和DPPM次之,OOK最差.当调制参数较小时,PPM的带宽性能... 详细信息

为选择适合大气激光通信的信道调制方式,对湍流信道下的大气激光通信系统中的OOK,PPM,DPPM和DPIM调制方式的包误码率(PER)和带宽性能进行了仿真分析.结果表明,DPIM的PER性能最好,PPM和DPPM次之,OOK最差.当调制参数较小时,PPM的带宽性能较好;当调制参数较大时,DPPM和DPIM的带宽性能较好.除OOK之外的3种调制方式需要的功率都较小.

关键词：大气激光通信 OOK PPM DPPM DPIM 性能

大气激光通信中多光束传输性能分析和信道建模

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光学学报 2004年第8期24卷 1020-1024页

作者：马东堂魏急波庄钊文国防科技大学电子科学与工程学院长沙410073

多光束传输技术是克服大气激光通信中大气湍流效应的有效途径之一。首先从理论上分析了大气湍流对多光束大气激光通信系统性能的影响和多光束大气传输的光强起伏特性 ,然后利用统计分析的方法 ,建立了一个以传输距离z、光束数目n、发射... 详细信息

多光束传输技术是克服大气激光通信中大气湍流效应的有效途径之一。首先从理论上分析了大气湍流对多光束大气激光通信系统性能的影响和多光束大气传输的光强起伏特性 ,然后利用统计分析的方法 ,建立了一个以传输距离z、光束数目n、发射孔径之间的距离St、接收孔径Dr 等为参量的多光束大气传输信道模型。最后 ,结合相关文献提供的实验结果对该信道模型进行了实验验证和误码性能分析。结果表明 ,当St ≥ λz或Dr 远大于大气湍流相干长度 ρ0 时 ,随着n的增大 ,接收光强将趋于对数正态分布 ,降低了大气激光通信系统的误码率 ,从而验证了多光束传输对于克服大气湍流影响的有效性。

关键词：大气光学信道建模大气激光通信多光束传输光强起伏误码率

大气激光通信中三脉冲的MPPM编译码系统的实现

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半导体光电 2008年第3期29卷 403-406,433页

作者：秦岭杜永兴柯熙政杨立东内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010 西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

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... 详细信息

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。

关键词：大气激光通信多脉冲位置调制三脉冲编译码 FPGA

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大气激光通信中稳定跟踪技术研究

光子学报 2011年第7期40卷 972-977页

作者：刘云清姜会林佟首峰长春理工大学长春130022

为了研究大气激光通信中稳定跟踪所采用的器件及有效跟踪方法,分析了光束定位探测器件(电荷耦合器件和四象限光电探测器)的灵敏度特性,结合影响大气激光通信跟踪系统性能的五种大气湍流效应,分别讨论了光束漂移、光强起伏、光斑弥散、... 详细信息

为了研究大气激光通信中稳定跟踪所采用的器件及有效跟踪方法,分析了光束定位探测器件(电荷耦合器件和四象限光电探测器)的灵敏度特性,结合影响大气激光通信跟踪系统性能的五种大气湍流效应,分别讨论了光束漂移、光强起伏、光斑弥散、到达角起伏及光束扩展的原理.对质心跟踪算法和形心跟踪算法定位准确度的影响进行分析,得到在大气条件下形心算法的跟踪误差小于质心误差的结论,并通过实验进行了验证.

关键词：大气激光通信捕获对准跟踪大气湍流质心算法形心算法