针对射频(RF)通信容量不高、保密性不强的问题, 提出一种由RF系统和多发射多接收的自由空间光(MIMO-FSO)系统构成的RF/MIMO-FSO混合通信系统。在分析RF系统、MIMO-FSO系统、单输入单输出(SISO)-FSO系统和RF/MIMO-FSO混合通信系统模型的基础上, 仿真对比了这4种系统的的误码性能。结果表明: 相比RF系统和SISO-FSO系统, RF/MIMO-FSO混合通信系统的误码性能得到了显著提升, 在采用相同调制方式下, 比SISO-FSO系统平均提高3个数量级左右。
射频通信 无线激光通信 混合系统 多输入多输出 误码性能 radio frequency communication, free space optical
1 海军航空大学 a. 信号与信息处理山东省重点实验室
2 b. 航空通信教研室, 山东 烟台 264001
3 海军91599部队, 山东 烟台 265200
为了提高海上大型无人机无线通信能力, 在总结分析国内外机载无线激光通信的技术发展现状、已开展实验情况和技术趋势的基础上, 对应用场景进行了规划和设想, 对海上大型无人机大气激光通信的性能指标、关键技术、面临的机遇和挑战进行了分析, 为无线激光通信在我国海上大型无人机无线激光通信的应用及发展提供了借鉴和参考。
无线激光通信 海上无人机 机载通信 应用分析 wireless laser communication marine unmanned aerial vehicle airborne communication application analysis
1 中国科学院 空天信息创新研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京华科博创科技有限公司, 北京 100096
调制技术是影响无线光通信系统性能的关键因素。在统一尺度下比较多种典型强度调制方式的综合性能, 推导了19种典型强度调制方式的平均符号长度、带宽需求、带宽利用率、平均发射功率和传输容量5项性能表达式, 并进行了数值仿真; 绘制了各调制方式的综合性能结构图, 给出了不同调制方式的适用场景。
强度调制 无线激光通信 脉冲位置调制 脉冲间隔调制 脉冲宽度调制 intensity modulation space optical communication pulse position modulation pulse interval modulation pulse width modulation
针对无线激光通信系统的粗跟踪控制技术难点, 设计了串级粗跟踪控制结构, 引入了线性自抗扰控制器, 采用线性扩张状态观测器观测系统的总扰动, 并进行了模拟动态跟踪实验, 对比在0.5 Hz、1 Hz和2 Hz扰动下, 线性自抗扰控制器和比例积分微分控制器的控制误差。实验结果表明线性自抗扰控制器具有更高的控制精度和更好的稳定性。
无线激光通信 粗跟踪 线性自抗扰 线性扩张状态观测器 free space optical communication coarse tracking linear auto disturbance rejection linear extended state observer
1 西安邮电大学 电子工程学院, 陕西 西安 710121
2 中国船舶重工集团第705研究所 水下信息与控制重点实验室, 陕西 西安 710121
针对水下无线激光通信系统中对准困难的问题, 提出了一种分集阵列式光学接收天线, 在光学设计软件Zemax中分别设计出了复合光学接收天线和分集阵列式光学接收天线的光学结构, 分析了复合光学接收天线和分集阵列式光学接收天线的视场角、聚光效率以及光源移动范围, 并且通过实验和Matlab仿真给出两种光学接收天线的聚光效率随光源径向移动范围和光源入射角的关系, 结果表明: 当光源尺寸10 mm时, 复合光学接收天线的聚光效率是0.06%, 接收视场角是±6°, 光源径向移动范围是±6 mm; 分集阵列式光学接收天线的聚光效率是0.06%, 接收视场角是±16°, 光源径向移动范围是±22 mm。因此分集阵列式光学接收天线更适用于水下激光通信系统。
水下无线激光通信 分集阵列式光学接收天线 视场角 聚光效率 underwater wireless laser communication diversity array optical receiving antenna field of view angle light gathering efficiency 红外与激光工程
2018, 47(9): 0903005
中国人民解放军理工大学 通信工程学院, 南京 210007
为实现长波红外无线激光通信, 建立了基于脉宽调制的长波红外无线激光通信系统模型, 对系统性能进行了分析, 给出了系统误码率的计算公式.搭建了实验系统, 对CO2激光器的平均输出光功率随占空比的变化情况进行了分析, 对不同占空比条件下接收端对应的激光平均脉冲宽度以及脉冲宽度受噪声影响的随机变化情况进行了分析, 得到了激光输出平均光功率、平均脉冲宽度与占空比之间的关系, 以及脉宽的分布规律, 并将实验结果与理论分析结果进行了对比, 在此基础上得到了脉宽最佳判决门限和系统各类工作参数同误码率之间的关系.结果表明, 基于CO2激光器的脉冲宽度调制能够实现长波红外无线激光通信.
无线激光通信 长波红外 脉宽调制 误码率 判决门限 Wireless optical communication Long-wave infrared Pulse width modulation Bit erorr rate Judgment threshold
1 长春理工大学理学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术研究所,吉林 长春 130022
3 吉林交通职业技术学院电子信息分院，吉林 长春 130022
4 长春理工大学计算机科学与技术学院,吉林 长春 130022
入射激光光轴检测分辨率主要由固有分辨率和细分精度两部分组成，但大气信道二次调制会直接引入误差进而影响光轴检测的检测精度。为了降低光轴检测系统对大气信道环境的敏感程度，首先CCD光轴检测系统和四象限(4QD)光轴检测系统作为两种典型的光轴检测系统其检测模型被分析，并推导在大气环境中其分辨率、固有分辨率、细分精度与光斑尺寸之间的关系。接着以4QD检测模型为例，指出信标光的信噪比和光轴偏移量是影响光轴检测系统的重要技术参数。最后通过一个野外光轴对准试验验证了光轴细分精度对大气干扰敏感，而固有分辨率受大气影响不大，可以改变光斑尺寸来改善光轴检测系统对大气干扰的敏感程度。
无线激光通信 野外对准 光轴检测 wireless laser communication wild pointing axis detection
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
根据正交频分复用(OFDM)基本原理构建了无线光正交频分复用(FSO-OFDM)实验系统，仿真分析了信道噪声对FSO-OFDM 系统性能的影响。最后通过实验验证了信道噪声对信号星座图的影响，为FSO-OFDM 的应用提供了实验依据。实验表明FSO-OFDM 系统具有较好的抗码间串扰的性能，其误码率低于单载波调制系统。
光通信 无线激光通信 正交频分复用 信道噪声 星座图 中国激光
2015, 42(12): 1205003
1 总参四部驻沈阳地区军事代表办事处，辽宁 锦州 121000
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室，吉林 长春 130033
介绍了一种小型无线激光通信系统的硬件结构以及针对该硬件的物理层收发协议。具体阐述了该协议中采用的快速同步技术，该技术能够降低通信终端间同步过程中的带宽浪费。在硬件结构中，主要介绍了激光驱动系统、信号放大和整形系统以及信号接口。硬件相关的物理层协议主要用于外部信号接口、数据流的串行化和解串行化、传输错误在线检测以及传输调度。系统主要针对地基无线光通信设计，使用多相位采样技术在本地生成接收端的采样时钟，与基于PLL的时钟复原方法相比具有更快的同步速度，有效提高了无线光通信系统的带宽利用率，降低了通信误码率。
无线激光通信 物理层 同步 FSO FSO wireless optical communication physical layer synchronization FPGA FPGA
1 长春理工大学空间光电技术研究所, 吉林 长春 130022
2 吉林交通职业技术学院电子信息工程系, 吉林 长春 130022
为了增强四象限光电检测模型对大气环境的适应性，在大气信道二次调制的基础上对四象限光电检测模型展开了研究。首先从误差原理的角度，推导大气环境下光轴检测系统中的固有分辨精度与细分精度的关系；接着通过分析四象限光电检测系统在大气环境下受到的外界约束条件，指出信标光的信噪比和光轴偏移量是影响光轴检测系统的两个重要技术参数。在此基础上，提出在大气环境下提高光轴检测系统的固有分辨精度可以降低整个系统对大气信道的敏感度，大气信道对光轴检测的细分影响严重，如果采用较高的固有分辨精度，光轴检测精度依然可以满足激光通信光轴对准的需要。
光通信 无线激光通信 四象限探测器 光轴检测 激光与光电子学进展
2013, 50(6): 060601
