自由空间光通信

摘要： 为了降低大气湍流对自由空间光通信系统传输性能的影响,建立了一套自适应光学校正系统来校正高阶像差。对该系统的混频效率,误码率和迭代次数等参数进行研究。首先,将图像的Zernike系数划分为8个大类,256个小类,通过CNN模型预测输入光斑的大类。对于每一小类的像差,取每一阶系数范围的中点作为标准点形成一个标准Zernike系数向量,按照其对应的标准电压作为初始校正电压进行校正。实验结果表明:随机并行梯度下降算法使混频效率达到0.80、0.85和0.9需要的迭代次数分别为110次、161次和280次;在使混频效率达到相同值的前提下,CNN-SPGD(Convolutional Neural Networks-Stochastic Parallelism Gradient Descent)算法所需的迭代次数分别为4次、37次和141次。而在相同的迭代次数下,CNN-SPGD算法在系统中的混频效率更高,误码率更低。CNN-SPGD算法与SPGD算法相比,像差校正速度更快。该CNN-SPGD算法可以大幅度减少传统自适应光学系统的迭代次数,满足激光通信的各种需求。

摘要： 针对电力线通信传播距离短问题,文章提出了基于解码转发中继的电力线-自由空间光(PLC/FSO)混合通信系统,并对其性能进行了分析.首先建立了混合系统的数学模型,分别采用对数正态分布和Gamma-Gamma分布来表征PLC及FSO信道衰落,并考虑FSO链路指向误差.其次,对混合系统性能进行了分析,推导出了中断概率、误码率和信道容量的闭合表达式.最后,利用计算机模拟仿真验证了推导结果的准确性.研究结果表明:脉冲噪声、大气湍流和指向误差会对通信系统产生一定的影响.

摘要： 星地融合网络采用无人机作为卫星与地面用户的中继设备,有效地解决偏远地区因地面无线覆盖能力不足问题。针对星地融合网络的系统资源调度问题,提出基于遍历容量的比例公平性(ergodic capacity-based proportional fairness,ECPF)调度算法。ECPF调度算法构建基于自由空间光通信(free space optical,FSO)的卫星-无人机的通信模型,并推导FSO链路的瞬时信噪比;构建基于译码转发(decode-and-forward,DF)的无人机-用户的通信模型,并推导RF链路的瞬时信噪比。然后,计算用户的遍历容量,并结合比例公平性(proportional fairness,PF)调度算法对资源进行调度。仿真结果表明,提出的ECPF调度算法更好地保证了用户使用资源的公平性,提升了系统的吞吐量。

摘要： 针对卫星信道的衰落特性和阴影效应,分析了基于自由空间光(Free-Space Optical,FSO)通信的星地协作系统的中断概率性能。在卫星至无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)间采用RF信道,并采用解码-转发(Decode-and-Forward,DF)模式;在无人机至目的节点(地面用户)采用FSO信道。利用双状态的Lutz模型表述陆地卫星移动通信链路(Land Mobile Satellite,LMS),并引用Gamma-Gamma分布表述由大气湍流引起的光信号强度的波动。推导了星地协作系统的中断概率的闭环表述式,并利用MATLAB进行仿真。仿真结果表明,阴影效应的时间对传输信号的质量有重要影响。当陆地FSO链路处于较恶劣的大气湍流环境时,LMS信道状态对系统的总体性能影响甚少。

摘要： 大气湍流引起的光强闪烁效应会导致信噪比下降,严重影响自由空间光通信的正常工作。空间分集技术能够有效克服这种影响,为抑制12.7 km城市水平信道大气湍流光强闪烁,设计了空间分集接收发射系统,并对分集接收的最大比合并、等增益合并和选择合并方案的抑制效果进行了对比,结果表明等增益合并方案工程实现简单,抑制效果明显,相比于单路信号闪烁指数可降低至40.1%。最后,根据全天闪烁指数变化反演了大气折射率结构常数变化,与PAMELA模型的模拟结果对比,趋势相符。研究结果对提高自由空间光通信质量有着重要意义。

摘要： 弱大气湍流条件下,针对轨道角动量键控自由空间光通信系统,基于Gerchberg-Saxton算法和角谱理论,提出了一种改进的Laguerre-Gaussian光束波前相位校正算法。该算法将传输前后探测光束的光场分布作为输入,利用迭代计算得到的相位掩膜校正畸变的传输光束,从而减缓大气湍流引起的模间串扰效应。仿真结果表明,改进的波前相位校正算法明显优于传统的GS算法,且随着折射率结构参数的增加,系统的误码率性能得到显著提升。

摘要： 针对海岛间通信系统存在建设成本高和传输信号需要中继放大等问题,文章采用曼彻斯特编解码设计了一种新型自由空间光(FSO)通信系统,支持100 km海底光缆(采用G.654普通单模光纤)级联1 km FSO无线链路实现10 Gbit/s光信号的收发和传输。文章采用仿真实验测试了无线光信号在晴天、雨天和雾天中传输前后的时域波形、光谱、眼图和误码率(BER)等指标。研究结果表明,光信号接收机灵敏度在背对背系统中为-18.92 dBm;光信号接收机在晴天、雨天和雾天,经100 km海底光缆级联1 km FSO信道传输信号时的灵敏度分别为-17.72、-16.66和-11.16 dBm。相关结果证明,应用曼彻斯特码的海岛间FSO通信系统在未来海域信息传输领域具有重要的潜在应用价值。

摘要： 为进一步分析艾里光在光通信中的可行性,以艾里光为载波,研究了弱湍流下基于对数正态分布湍流信道模型的自由空间光(FSO)通信系统的平均误码率、中断概率及平均信道容量,与相同湍流条件和传输距离下以高斯光为载波的FSO通信系统性能进行了对比,同时讨论了艾里光自身的光束宽度、指数截断因子及传输距离对系统性能的影响。仿真结果表明,在湍流条件及传输距离相同时,基于艾里光的FSO通信系统的性能明显优于基于高斯光的FSO通信系统性能,且随着平均信噪比的增加,以艾里光为载波的链路性能优势体现更为显著。

摘要： 为提高多口径发射的自由空间光通信系统性能,以“海洋高速通信网络关键技术研究与验证”项目为背景,提出了平均误码率(BER)的解析表达式。通信系统采用典型的强度调制直接探测(IMDD),工作在由指数威布尔(EW)分布模型描述的湍流环境中。分析了系统在不同信道参数下的孔径平均效应,以及不同发射口径数和通信速率对平均BER的影响。仿真结果表明:低通信速率下多口径发射系统具有良好的湍流抑制能力,高通信速率下不同发射口径的到达时间差会增加通信系统的误码概率。

摘要： 自由空间光通信作为一种重要的通信方式,具有传输数据量大、传输迅速、传输精度高等优点,有效弥补了采用传统射频技术进行通信传输精度低、传输速度慢等缺点,具有广阔的应用前景。对自由空间光通信的理论知识、系统设计等方面开展研究,结合自由空间光通信的应用场景对其发展现状进行分析,并展望了自由空间光通信的发展前景。

摘要： 为了改进自由空间光通信系统的稳定性,首先分析影响自由空间光通信系统性能的主要因素.其次,利用光功率分配器将光源发射出来的光分为多束光波进入大气信道,相当于多条信道同时传输.最后用OptiSystem软件仿真,将传统系统和改进系统性能进行对比.分析眼图得出所设计系统的稳定性优于传统系统,为实现自由空间光通信系统的全天候通信提供理论依据.

摘要： 根据现代战场通信的特点，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，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。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，对现代战场通信方式提供了一种新思路。

摘要： 近几年自由空间光通信(FSO)因为其独特的性质吸引了越来越多的研究.On-Off keying(OOK)调制作为最基本、简单的一种调制格式,被广泛应用于各种通信系统,但是随着通信速率的升高,在带宽受限的系统中,其通信性能往往会受到限制.因此,脉冲位置调制(PPM)和非对称截断正交频分复用(ACO-OFDM)调制得到广泛研究与应用.基于LED的可见光通信(VLC)是自由空间光通信中备受广泛关注的一种.经过仿真研究发现,在低时延、低速率的可见光通信条件下,PPM通信方式调制效果显著;在高时延、高速率可见光通信条件下,ACO-OFDM调制方式性能更为优越.

摘要： 本文研究了不同调制格式包括OOK、DPSK、QPSK在gamma-gamma大气湍流信道下自由空间光通信的性能.利用MeijerG函数推导出自由空间光通信的性能指标平均误码率的闭合表达式.在不同大气湍流强度下分别给出了几个数值仿真实例,分析了大气折射率结构常数、传输距离、信噪比与自由空间光通信系统性能的关系.由于系统传输的信道是大气空间，系统的传输性能会受到大气光学特性的影响，大气湍流效应会导致传输光束的波前随机起伏，造成光斑漂移、强大起伏（闪烁）等，使传输的光束质量严重下降，从而进一步造成FSO系统的误码率增加、信道容量减小、中断概率增大等系统性能下降，严重影响了系统的稳定性和可靠性。另外，传输距离的增加也是降低系统性能的另一关键因素。

摘要： 激光大气闪烁是近年来非常热门的研究领域.其研究目的是用于自由空间光通信、高能激光传输和空间光学成像.对激光大气闪烁的研究进行了综述.分别对激光大气传输的历史背景、技术发展、理论体系进行了论述.总结了减小闪烁的方法.对近年来新发现的激光大气闪烁的非随机起伏现象进行了阐述.

摘要： 本文建立了4.6公里地面空间光通信链路,使用DWDM及1550nm光纤通信技术,完成5Gb/s数据传输。产生两路速率为2.5Gb/s信号,经DWDM耦合、EDFA放大,传输至2.3km外,经角反镜反射,通过接收望远镜耦合至多模光纤,经DWDM解复用后还原成两路光信号。最后,由误码测试仪实时记录两个链路的误码率,分析光强起伏及链路误码情况。

摘要： 随着信息化社会的到来, 通信技术得到了日新月异的发展。在过去的几年中,人们对传输速率的要求越来越高,使用高速率数据传输的用户数量每年都在递增,光纤通信因为能传输高速率的数据,成为广域通信网的骨干网络,如今在广域通信网中80%以上的信息是通过光纤传输的但是许多设备连上光纤后显得十分杂乱,且在大型施工时会将光缆挖断, 使工作量加大。但是无线光通信,在业内又被称为自由空间光通信(FSO, Free Space Optical Communication),却具有施工、带宽、成本等多方面的优点,被誉为“虚拟光纤”通信。虽然它目前仍然存在影响传输可靠性的一些问题, 如果这些问题能得到解决, 那么必能发挥最大潜能和优势。随着无线光通信技术的不断研究和完善, 将会得到更加广泛的应用。这些应用不仅体现在“宽带最后一公里”的解决方案上,还包括了在移动通信(2G, 3G)网络中的应用。

摘要： 提高自由空间光通信(FSO)的通信质量有诸多方法,而提高通信系统的抗干扰和噪声的能力是有效的方法之一。干扰主要是激光传输过程中的不利因素和接收时的背景光,噪声则主要是接收机中的一些噪声影响。文中介绍了在FSO系统中,激光信号在随机大气信道传输时受到大气吸收和散射、大气湍流以及因建筑物晃动而造成的干扰影响,在接收时受到的背景光的干扰,并相应的提出一些解决方法及对各种方法进行比较。文章从噪声产生的源头入手,对接收机各噪声进行详细分析,给出了设计光电检测电路的一些建议,这对FSO的研究具有一定的理论参考价值。

摘要： 自由空间光通信(FSO)是光纤通信和射频通信最具前景的补充方式之一。相干光接收机具有极高的灵敏度,在自由空间光通信系统中具有突出优势.本文分析了自由空间相干光通信的关键技术,并且探讨了瞄准误差对接收机性能的影响,尤其是对光学零差探测性能的影响.另外将瞄准误差函数作为随机过程的一个重要因素引入自由空间相干光通信链路方程,对传统的自由空间光通信链路模型进行修正.仿真显示,在存在信号束抖动的情况下,修正的方程同时适用于存在光束扩展和窄光束情况的链路。分析结果为自由空间相干光通信系统设计提供了一定的基准,有利于将自由空间光通信融入到透明光网络的潜在应用。

摘要： 在自由空间光通信中,空间光-单模光纤的耦合作为一项重要的课题来研究.本文主要针对中心波长1550nm的空间光通过无球差设计的非球面透镜高效耦合到光纤进行了研究。分析了影响耦合效率的主要因素,并对设计优化结果进行了分析。

摘要： 一种自由空间通信系统中的光通信装置和方法以及发射天线，有利于实现天线对准。该光通信装置包括：发光单元，用于发射具有第一波长的第一光信号；光转换单元，用于接收该发光单元发射的该第一光信号，将该第一光信号中的第一部分光信号转换为具有第二波长的第二光信号，并输出该第一光信号中的第二部分光信号和该第二光信号，其中，该第二光信号作为用于进行信号跟踪的信标光，该第二部分光信号作为用于承载客户数据的通信光；发送单元，用于向第一对端通信装置发送该光转换单元输出的该第二部分光信号和该第二光信号。

摘要： 本发明公开了一种自由空间可见光通信系统及其通信性能优化算法，涉及通信与信息处理技术，其中的一种自由空间可见光通信系统，包括发送终端、接收终端；所述发送终端包括信号输入接口、信号调制电路、信号驱动电路；所述接收终端包括信号检测接收放大电路、信号解调电路、信号输出接口。本发明的系统采用强度调制/直接检测的方法，通信性能优化算法对通信链路中的多径传输影响进行补偿优化。本发明可以应用于局域网互联等通信领域，该系统及算法降低了通信现场铺设通信线路的劳动强度和复杂程度，提高了信息传输的品质，为短距离宽带通信提供了极大的便利条件。

摘要： 一种自由空间传输的光组件、光通信模块及光通信系统，光组件包括45°滤波片、0°滤波片，45°滤波片能够反射的光信号的波长与能够穿过45°滤波片的光信号的波长不同、与能够穿过0°滤波片的光信号的波长相同，45°滤波片一侧设置激光器，另一侧设置平凸透镜，该光组件接收的特定波长的光信号穿过平凸透镜并汇聚，然后经45°滤波片反射后穿过0°滤波片，0°滤波片另一侧设置探测器；光组件与印制板等器件组成光通信模块，两个光通信模块组成光通信系统。该光通信模块只需要一个光口就可以同时发射及接收光信号，因此体积较小，并且两个光通信模块的光信号的传输距离更远。

摘要： 本发明实施例公开了一种基于光编码的空间‑偏振混合分集自由空间光通信系统，该通信系统中，发送组件包括光发射机、偏振/码分集光编码模块和光码空间分集光发射模块，发送组件将用户数据原始信号转换为第一光信号，再在偏振分集中进行物理层光编码再耦合，将耦合后的第一光信号通过多路准直发射透镜发射到大气中；接收组件包括光码空间分集光接收模块、半导体光放大器、偏振/码分集光解码模块和光接收机，接收组件通过多路准直接收透镜接收第二光信号并耦合再抑制湍流波动影响，在偏振分集中进行光解码再耦合，将耦合后的第二光信号进行光电转换和判决，恢复为用户数据原始信号。本发明实施例，通过物理层加密提高FSO通信安全性。

摘要： 本发明公开了一种自由空间光通信的多路聚合通信方式，包括FPGA高速收发单元、FPGA负载均衡单元、FPGA硬核处理器、远距离无线电定向传输模块、若干个光电/电光转换器和枪头收发器阵列，该方式具有多个激光通信冗余链路，可规避小型空中移动物体带来的激光通信故障问题，同时该方式具有远距离无线电定向通讯功能，可在极端天气环境，激光链路全失效的条件下，启用无线电备份链路传输，减少因不可抗力因素带来的损失，较现有技术相比，该方法可大幅提高FSOC系统可靠性。

摘要： 本发明公开了一种自由空间光通信APT子系统信标光脉冲通信方法，对传统的FSOC系统APT子系统进行了大范围的改良，增加信标光载波脉冲编码系统和信标光载波脉冲解码系统，并在FSOC监控系统中增加信标光通讯控制单元，该方法在不额外增加通信设备的情况下，利用信标光发散角度大、覆盖范围广的特性，提出改进型信标光发射系统，可实现APT子系统在建立精调连接之前的就可进行数据通信，从而方便实现通信握手鉴权、系统状态监控、设备异常监控等应用，以此提高连接设备的准确性和安全性，提高自由空间光通信系统性能指标。

摘要： 本申请提供一种基于自由空间光通信的通信终端、通信装置和通信系统，通信系统包括通信终端、多个通信装置和总控装置；多个通信装置中的第一通信装置包括光发射单元和第二切换控制单元，光发射单元用于发射光信号，第二切换控制单元控制与接收到光信号的通信终端建立连接；通信终端包括光接收单元和第一切换控制单元，光接收单元用于接收第一通信装置发射的光信号，第一切换控制单元用于根据光信号，将第一通信装置设定为切换目的地；总控装置包括第三切换控制单元，第三切换控制单元用于从多个通信装置中接收第一通信装置的切换请求，切换请求中包含通信终端的身份识别信息，第三切换控制单元根据切换请求向第一切换控制单元发送连接指令。

摘要： 本发明实施例公开了一种基于光编码的空间‑偏振混合分集自由空间光通信系统，该通信系统中，发送组件包括光发射机、偏振/码分集光编码模块和光码空间分集光发射模块，发送组件将用户数据原始信号转换为第一光信号，再在偏振分集中进行物理层光编码再耦合，将耦合后的第一光信号通过多路准直发射透镜发射到大气中；接收组件包括光码空间分集光接收模块、半导体光放大器、偏振/码分集光解码模块和光接收机，接收组件通过多路准直接收透镜接收第二光信号并耦合再抑制湍流波动影响，在偏振分集中进行光解码再耦合，将耦合后的第二光信号进行光电转换和判决，恢复为用户数据原始信号。本发明实施例，通过物理层加密提高FSO通信安全性。

摘要： 本发明适用通信技术领域，提供了一种自由空间光通信设备，该自由空间光通信设备包括信号收发器以及通过线缆与信号收发器连接的主机，信号收发器包括微处理单元、与微处理单元连接的第一信号转换模块、发送距离选择装置以及激光信号发射器，其中：第一信号转换模块用于将从主机接收到的电信号转换为光信号；发送距离选择装置用于接收选择的信号发送范围；微处理单元在接收到发送距离选择装置的信号发送范围后，控制激光信号发射器使用对应波长的激光对外发射第一信号转换模块转换得到的光信号，从而使得自由空间光通信设备可根据用户选择的信号发送范围控制光信号的发送，提高了用户要发送数据的安全性。

摘要： 本申请实施例中公开了一种基于自由空间光通信的隧道施工通信系统，包括：集群基站、分路器、自由空间光通信系统以及泄露电缆，其中：集群基站设置在隧道口，分路器用于将集群基站的信号分成两路，一路信号通过定向天线覆盖指挥室一侧，另一路信号通过电缆传送到自由光通信系统中；自由空间通信系统包括多个端机，端机间隔预设距离设置在隧道内部，端机之间通过激光通信连接，实现信号的传递；每个端机均设有泄露电缆，端机与对应的泄露电缆通过Zigbee连接，泄露电缆用于向隧道空间散发无线信号，使得隧道内的通信终端通过无线信号完成与隧道外指挥室的通信。该基于自由空间光通信的隧道施工通信系统机动灵活、运行成本低且组网灵活。