基于单光子探测器恢复时间的误码率分析

在深空激光通信中，为满足通信距离远、传输速率高的要求，常采用脉冲位置调制（Pulse Position Modula-tion， PPM）与单光子探测器（Single-Photon Detector， SPD）相结合的探测体制。本文从单光子探测器的恢复时间特性出发，推导了探测器单元探测概率和虚警概率模型，建立了基于信号或硬判决和最大计数硬判决的多元单光子探测器阵列误码率模型。仿真分析结果表明：在16-PPM调制和RS（15，8）编码（Reed-Solomon Codes，里德-所罗门编码）体制下，为实现1.22 Gbps的通信速率、误码率优于10^-7，当探测器单元数为4时，探测器恢复时间应≤3.2 ns；当探测器单元数为25时，探测器恢复时间应≤10 ns。     

大气闪烁对空间PPM光通信系统性能影响的研究

文章论述了空间PPM光通信系统的组成,仿真建立一个简单的PPM通信系统模型;根据Andrews关于大气闪烁的理论分析结果,仿真建立了大气闪烁模型;在上述模型建立的基础上,完成大气闪烁对PPM光通信系统调制解调性能影响的仿真,给出了相应的仿真曲线并完成了结果论证工作。     

LDPC码在空间光通信PPM信道中的性能与分析

如何在空间光通信的PPM信道中应用性能优越的LDPC码是一个非常需要研究的课题,目前未见于国内外文献。文章对PPM信道下LDPC码的应用进行了探讨,提出了二元域上的LDPC码和多元PPM调制信道的结合方式及应用途径,研究了相应系统模型下的译码,并对其性能进行了计算机模拟仿真。仿真结果表明LDPC码在光PPM通信中显示出了优越的纠错能力,具有良好的应用前景。     

星地激光通信链路中的极化码性能研究

在星地激光通信链路中，激光在大气信道中传输时容易受湍流作用，导致信号功率衰落。考虑到极化码在短码下的优良性能和较低的实现复杂度，将其应用于星地激光通信系统中来对抗大气湍流引起的信号衰落。基于对湍流信道的分析，搭建了星地激光通信系统仿真平台，并在其中引入了极化码。实验结果表明在中等湍流和强湍流下，极化码分别降低了13%和25%的通信中断概率，极大地改善了星地激光通信系统的性能。     

M湍流信道下副载波BPSK调制系统的误码率分析

将FSO激光通信应用于遥测系统已成为技术发展趋势。讨论FSO激光通信中BPSK调制的误码率问题,提出一个复合信道模型。该模型考虑了大气衰减、M大气湍流模型和非零瞄准指向误差的共同影响,并利用Weibull分布拟合得到一个近似模型。基于这个近似信道模型,利用广义Gauss-Lagueree展开式,推导出误码率闭合表达式,并分析FSO激光通信副载波BPSK调制系统的误码率性能。数值仿真结果表明,推导的误码率理论值与仿真值十分接近。该研究有助于未来将激光通信应用于遥测系统的设计。     

空-地激光通信链路地面站选址大气信道传输因素研究

对影响空-地激光通信链路地面站选址的大气信道传输因素进行了理论及数值模拟分析、研究。研究表明：(1)大气信道对不同波长激光传输的影响程度不同；(2)能见度越好，大气衰减效应对激光传输的影响越小；(3)激光传输在海拔较高的大气分层中受到的衰减比海拔低的层段小；(4)0．53μm、0．8μm、1．06μm波段激光传输受气溶胶衰减的影响比分子吸收和散射更严重；(5)大气湍流效应会降低直接探测系统的信噪比，恶化传输光束的空间相干性，降低相干探测系统的信噪比。结合部分我国气象统计分析资料及地理分布特点，建议我国空-地激光通信链路地面站选址可多考虑大气衰减及湍流效应影响相对较弱的高海拔、少雾、多晴的西部乡村地区。     

太阳闪烁下的深空信道中LDPC-MPSK系统性能分析

针对深空通信中传输数据量大、接收信号信噪比低的问题,分析太阳闪烁对深空通信信道的影响,将存在太阳闪烁的深空通信信道近似为莱斯信道,进而提出在该通信环境下采用LDPC编码与MPSK调制相结合的数据传输通信方案,研究太阳闪烁强度、调制进制数、LDPC码长码率对系统性能的影响。仿真结果表明,LDPC编码与MPSK调制相结合的数据传输通信方案在深空信道下具有良好的性能,可有效地抵御太阳闪烁引起的通信性能下降,当使用码率为1/2、码长为1024的非规则LDPC编码时,在误码率为10–5的条件下,QPSK的传输速率为BPSK两倍,其所需的信噪比仅比BPSK高0.2d B。     

空间激光通信系统中的信道纠错编码技术

由于空间激光通信系统的信道状态和链路捕获跟踪的不确定性,多种形式的信道纠错编码技术正被广泛发展研究。结合空间激光通信链路中误码性能的主要影响因素,分别选择合适的编码方案进行分析。通过仿真实验可知,对于在大气结构参数为1.5×10~(-14) m~(-2/3)、风速为20 m/s的空地激光链路的环境下,在系统数据速率为2 Gbit/s、要求误码率为10~(-6)时,LDPC码结合交织码相对未编码系统有3 dB的等效编码增益,LT码相对未编码系统有3.8 dB的等效编码增益。提供了一种能快速生成、扩展和校验的编码和交织实现方法,以抵抗大气湍流的快速变化对系统性能产生的影响。     

弱太阳闪烁中深空探测信道的自适应控制

为提高探测器发射机功率利用率,在探测器和地球间建立可靠的传输链路,弱太阳闪烁中的深空信道的自适应控制十分重要。根据CCSDS规范,提出了一种基于连续功率控制和离散速率控制策略的深空信道自适应控制方法。数学分析和计算机仿真表明,(1) 太阳闪烁越强,自适应功率控制效果越明显;(2) 当太阳闪烁引起的信号衰减不大,小于9.4dB时,MPSK自适应控制信道容量高于非自适应控制信道容量。
     

基于模式分集的星地激光通信技术研究

针对星地激光通信的大气湍流导致信号光损伤这一问题，实验搭建了一种能够补偿大气湍流的空间激光通信系统，采用模式分集接收结合最大比合并方法对大气湍流进行补偿，采用相干探测技术对高阶调制信号进行光电探测。在不同湍流强度下进行了传输实验，结果表明：模式分集空间激光通信系统的性能相比较于单模光纤接收系统有较大提升，随着湍流强度的增加，性能提升更加显著。在弱、中、强三种湍流强度以及相同目标误码率情况下，模式分集系统相比单模光纤接收系统分别降低了约4.2 dB、5.1 dB 和 5.5 dB的链路损耗。在弱、中、强三种湍流强度以及相同目标中断概率下，模式分集接收系统相比单模光纤接收系统分别降低了约3 dB、5.9 dB 和 4.3 dB的链路损耗。     

Coherent optical array receiver for PPM signals under atmospheric turbulence

Adaptive combining of experimentally obtained heterodyned pulse position modulated (PPM) signals with pulse-to-pulse coherence, in the presence of simulated spatial distortions resembling atmospheric turbulence, is demonstrated. The adaptively combined PPM signals are phased up via an least-mean-square algorithm suitably optimized to operate with PPM in the presence of additive shot noise. A convergence analysis of the algorithm is presented, and results with both computer simulated and experimentally obtained PPM signals are analyzed.     

大气湍流信道中的激光束传输到达角起伏计算及实验

到达角起伏是影响近地大气激光通信链路性能的最主要因素之一。文章对近地大气湍流信道中的激光束传输到达角起伏进行了计算和实验研究。研究结果表明,在大气折射率结构常数为10^-13～10^-16量级的范围内,根据Kolmogorov湍流理论,当大气信道满足局地均匀各向同性条件下,由理论分析和实验数据计算出到达角起伏的值,进而计算出的大气折射率结构常数值,与实验测得的大气折射率结构常数值是基本一致的。     

基于星载气象雷达的非线性调频信号优化设计

随着天气观测、研究和规划的进展,气象雷达技术的开发工作取得了重大进展。脉冲压缩使新一代低成本、紧凑型星载天气雷达系统成为可能。为了抑制脉压带来的距离旁瓣,目标探测雷达通常采用基于幅度调制和失配滤波的方法,但由于其存在主瓣扩展和功率损失等缺点,不适用于气象观测。非线性调频（NLFM）信号可以调整其功率谱密度,在明显不降低信噪比的情况下提供较低的旁瓣输出。本文设计了一种新的波形优化框架。该框架通过多目标粒子群优化算法（MOPOS）构造了一种针对气象粒子目标的非线性调频（NLFM）脉冲压缩波形,实现了极低的距离旁瓣电平和较高的多普勒容限,可以显著地缓解非常有限的卫星峰值功率的限制和卫星平台运动导致的多普勒对系统影响。仿真实验结果表明：改进的非线性调频波形具有良好的性能。     

雷达本振相位噪声的数字仿真技术

在现代雷达和通讯系统中 ,本振相位噪声越来越成为决定系统性能的关键因素。分析了本振调相、调幅噪声对相参雷达系统探测性能的影响 ,给出了主杂波环境下雷达发射机调相噪声以及发射机泄漏的调幅噪声的数字仿真模型。在雷达数字仿真系统中使用这些模型 ,可以在各种环境下定量分析微波本振相位噪声对目标探测性能的影响 ,对昂贵的微波系统提出满足总体设计要求的合理指标。     

空间激光通信调制技术的研究进展

空间激光通信系统具有传输速率高、体积小、质量轻、功耗低等特点，适用于卫星高速数据传输。激光通信调制技术作为空间激光通信系统的一项关键技术，是影响系统通信性能的主要因素之一。首先，介绍空间激光通信调制技术的原理及其分类，并对其优缺点做比较分析，再对激光调制的关键技术进行阐述；然后，从发展阶段与应用环境角度对国内外已报道的空间激光通信调制技术研究进展进行总结；最后，对空间激光通信调制技术的发展趋势进行展望。     

基于码元同步环路的激光测距通信一体化算法优化研究

精密测距与高速通信一体化技术已发展成为星间激光链路的主要研究方向之一。为了探究基于空间激光通信系统的通信解调算法对测距性能的影响机理，根据现有的激光通信系统架构，分析了测距通信一体化系统的工作原理，搭建了基于码元同步的激光测距通信一体化系统模型，分析了基于Gardner同步环路信号跟踪系统的测距精度，并对鉴相算法进行了优化。理论和仿真证明，优化后的码元同步环能够同时实现码元同步判决和距离解算，并得到了4 dB的噪声容忍度提升，其测距方差主要与基带成型滤波参数、环路带宽、载噪比以及鉴相增益等因素有关。该算法简洁，不受载波相位影响，对高阶调制具有良好的兼容性，适用于空间激光链路系统，丰富了测距通信一体化理论，为后续一体化系统设计提供了仿真依据。     

基于LabVIEW的通信系统的构建

本设计基于LabVIEW仿真软件完成了基本通信系统和通信综合系统的构建。该系统涵盖了模拟调制,数字调制,模拟信号数字传输,信道编码,最佳接收系统几部分内容。通过系统仿真,实现了系统输入输出波形的直观显示,解决了教学中实验效果不理想,理论内容不好理解的问题。同时通过内置的Web Server进行网页发布后,用户可以在客户...     

基于LabVIEW的通信系统的构建

本设计基于LabVIEW仿真软件完成了基本通信系统和通信综合系统的构建。该系统涵盖了模拟调制,数字调制,模拟信号数字传输,信道编码,最佳接收系统几部分内容。通过系统仿真,实现了系统输入输出波形的直观显示,解决了教学中实验效果不理想,理论内容不好理解的问题。同时通过内置的Web Server进行网页发布后,用户可以在客户端通过web浏览器远程调用并运行本系统,提高效率,节约成本。