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深空微波激光通信一体化技术现状及关键技术 认领
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作者 赵烨 熊建林 +1 位作者 刘向南 蒋培文 《光通信技术》 北大核心 2021年第1期16-21,共6页
深空飞行平台促进了深空微波激光通信一体化技术的快速发展,但受空间搭载条件的限制,深空飞行平台对通信载荷的集成化和综合化的需求愈加明显。综述了国内外深空微波激光通信一体化技术的发展现状,分析了深空微波激光通信一体化技术涉... 深空飞行平台促进了深空微波激光通信一体化技术的快速发展,但受空间搭载条件的限制,深空飞行平台对通信载荷的集成化和综合化的需求愈加明显。综述了国内外深空微波激光通信一体化技术的发展现状,分析了深空微波激光通信一体化技术涉及的主要关键问题,指出了微波激光通信一体化技术的发展趋势。 展开更多
关键词 深空通信 卫星通信 微波通信 激光通信 微波激光通信一体化
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主三镜一体化离轴三反光学天线设计 认领
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作者 任兰旭 谭庆贵 +2 位作者 张缓缓 呼新荣 李帅 《应用光学》 CAS 北大核心 2021年第1期23-29,共7页
为提高空间激光通信离轴三反光学天线的装调效率,需要对反射镜总的装调自由度进行优化设计。基于共轴三反无焦系统的设计原理,提出一种主三镜一体化的设计方法,并推导了光学系统结构参数之间的关系,利用Zemax光学软件设计了一种结构紧... 为提高空间激光通信离轴三反光学天线的装调效率,需要对反射镜总的装调自由度进行优化设计。基于共轴三反无焦系统的设计原理,提出一种主三镜一体化的设计方法,并推导了光学系统结构参数之间的关系,利用Zemax光学软件设计了一种结构紧凑、主三镜一体化的离轴三反光学天线。设计结果表明:全视场光学像质优于衍射极限,主镜和三镜空间位置相接近,可共母板加工和面形共基准检测,为主三镜的一体化加工提供了方法。光学天线的装调自由度减少了6个,降低了装调难度,提高了装调效率。 展开更多
关键词 空间激光通信 光学天线 装调自由度 主三镜一体化
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空间激光通信技术发展现状及展望 认领 被引量:1
3
作者 王天枢 林鹏 +3 位作者 董芳 刘显著 马万卓 付强 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2020年第3期92-99,共8页
空间激光通信技术是未来空间宽带信息传输的主要通信技术,具有带宽高、传输快速便捷及成本低的优势,是解决信息传输"最后一千米"的最佳选择。本文旨在系统把握空间激光通信技术的发展脉络,系统梳理了国内外空间激光通信技术... 空间激光通信技术是未来空间宽带信息传输的主要通信技术,具有带宽高、传输快速便捷及成本低的优势,是解决信息传输"最后一千米"的最佳选择。本文旨在系统把握空间激光通信技术的发展脉络,系统梳理了国内外空间激光通信技术在星地、星间、空地、空空等链路的研究与试验验证的发展情况,总结了激光通信技术在捕获跟踪、通信收发、大气补偿和光机设计等方向的关键技术研究热点。在此基础上,面向未来需求,归纳了空间激光通信技术在高速率、网络化、多用途、一体化、多谱段5个方面的发展趋势。为进一步推动空间激光通信技术研究和产业化的发展,本文从实施基础研究计划、重视核心元器件研发、积极参与国际技术标准的制定以及引导相关产业发展4个方面提出了发展建议,以期更好地促进我国空间激光通信技术的成果转化和应用。 展开更多
关键词 空间激光通信 天地一体化信息网络 高速率 激光组网 一对多激光通信
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星载空间激光通信系统设计与实现 认领 被引量:1
4
作者 谢小平 高铎瑞 +2 位作者 汪伟 韩俊锋 贺应红 《无线电通信技术》 2020年第5期577-584,共8页
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,非常适用于卫星高速数据传输,可有效解决传统卫星微波通信速率瓶颈问题。近年来国内外研究机构对空间激光通信技术进行了大量的研发,并部署了一系列在轨验证计划。基于... 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,非常适用于卫星高速数据传输,可有效解决传统卫星微波通信速率瓶颈问题。近年来国内外研究机构对空间激光通信技术进行了大量的研发,并部署了一系列在轨验证计划。基于西安光机所自主研发的DPSK卫星激光通信系统,从光通信机、PAT主机及电控箱两个方面进行了详细介绍,系统通信波长1550 nm波段、通信速率5 Gbit/s、口径100 mm、跟踪精度小于3.12μrad(3σ)、误码率优于3×10^-7@-44 dBm(不含纠错编码),并通过了力学、热学空间环境适应性试验,满足在轨运行要求。 展开更多
关键词 空间激光通信 相干通信 星间通信 空间信息网络 卫星通信
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微小卫星激光通信系统发展现状与趋势 认领
5
作者 高世杰 吴佳彬 +3 位作者 刘永凯 马爽 牛艳君 杨会生 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1171-1181,共11页
空间激光通信凭借其速率高、体积小、质量轻和功耗低的优势,成为卫星间高速通信不可或缺的有效手段,特别在微小卫星应用场合,更能体现激光通信的优势。文章详细介绍了微小卫星激光通信技术领域最新的研究进展。在此基础上,总结了需要突... 空间激光通信凭借其速率高、体积小、质量轻和功耗低的优势,成为卫星间高速通信不可或缺的有效手段,特别在微小卫星应用场合,更能体现激光通信的优势。文章详细介绍了微小卫星激光通信技术领域最新的研究进展。在此基础上,总结了需要突破的同轨终端轻小型化、异轨终端轻小型化、大气湍流影响抑制等关键技术,归纳了工程化应用、双工通信、单点对多点、国产化和批产能力5个方面的发展趋势。 展开更多
关键词 空间激光通信 自由空间光通信 微小卫星 天基互联网 星间通信
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Advanced Space Laser Communication Technology on CubeSats 认领
6
作者 LI Li ZHANG Xuejiao +2 位作者 ZHANG Jianhua XU Changzhi JIN Yi 《中兴通讯技术:英文版》 2020年第4期45-54,共10页
The free space optical communication plays an important role in space-terrestrial integrated network due to its advantages including great improvement of data rate performance,low cost,security enhancement when compar... The free space optical communication plays an important role in space-terrestrial integrated network due to its advantages including great improvement of data rate performance,low cost,security enhancement when compared with conventional radio frequency(RF) technology.Meanwhile,CubeSats become popular in low earth orbit(LEO) network because of the low cost,fast response and the possibility of constituting constellations and formations to execute missions that a single large satellite cannot do.However,it is a difficult task to build an optical communication link between the CubeSats.In this paper,the cuttingedge laser technology progress on the CubeSats is reviewed.The characters of laser link on the CubeSat and the key techniques in the laser communication terminal(LCT) design are demonstrated. 展开更多
关键词 space laser communication laser communication terminal CUBESAT
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单模光纤章动跟踪耦合系统设计 认领 被引量:1
7
作者 吴天琦 王睿扬 +2 位作者 王超 于笑楠 佟首峰 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期62-69,共8页
在光纤激光通信系统中,为了克服准误差、随机角抖动误差、大气湍流像差对单模光纤耦合效率的影响,本文设计了单模光纤章动跟踪耦合系统。首先基于模场匹配原理,分析了径向偏差和光斑大小对耦合效率的影响。其次在理论分析的基础上,对激... 在光纤激光通信系统中,为了克服准误差、随机角抖动误差、大气湍流像差对单模光纤耦合效率的影响,本文设计了单模光纤章动跟踪耦合系统。首先基于模场匹配原理,分析了径向偏差和光斑大小对耦合效率的影响。其次在理论分析的基础上,对激光章动跟踪系统进行了设计,主要包括激光器、准直镜、快速反射镜、耦合透镜以及光电探测器,并以光电探测器的能量反馈完成了激光章动跟踪算法设计。最后搭建了实验平台,对系统进行了实验测试。通过实验测试得到,在激光章动跟踪时单模光纤的耦合效率为53.5%,并测试了径向偏差以及光斑大小对耦合效率的影响,得到了相应的曲线。耦合效率满足系统要求,并且实验测试曲线与理论分析的仿真曲线基本一致。 展开更多
关键词 空间激光通信 单模光纤耦合 激光章动跟踪 耦合效率 径向偏差 光斑半径
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空间激光通信捕获与跟踪技术 认领
8
作者 ZHANG Jinlong CHEN Anhe +4 位作者 ZHANG Wenrui ZHANG Jianhua BIAN Jingying ZHANG Ruofan REN Bin 《中国航天:英文版》 2020年第3期13-21,共9页
The divergence angle of laser beam used in space laser communication is usually no more than 100μrad.Using laser beam with small divergence angle to achieve acquisition and tracking for space laser link has always be... The divergence angle of laser beam used in space laser communication is usually no more than 100μrad.Using laser beam with small divergence angle to achieve acquisition and tracking for space laser link has always been a difficult problem.In addition,the random nature of the atmosphere will affect the satellite-ground laser link,which increases the difficulty of the acquisition and stable tracking for the laser link.Thus,taking into account the above challenges for satellite-ground laser communication,an acquisition and tracking scheme of using both beacon beam and signal beam was designed for the Laser Communication Terminal(LCT)of Shijian 20 satellite.In-orbit test results indicated that under the condition of moderate atmospheric turbulence(atmospheric coherence length r0≈3 cm),the process of acquisition and tracking for the satellite-ground laser link can be completed within 1 s after the initial pointing between the LCT and Optical Ground Station(OGS)is performed,and the tracking error was less than 1μrad(3σ).In addition,the laser link can be re-established quickly once being interrupted by unsteady atmospheric turbulence,and can be maintained for a long time under moderate twurbulence conditions,which lays a foundation for future application of satellite-ground laser communication. 展开更多
关键词 space laser communication Shijian 20 satellite satellite-ground laser link acquisition and trackin
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湍流环境下组阵收发的深空激光通信系统性能 认领
9
作者 李晓龙 蔡岳丰 +5 位作者 闫宝罗 李昌瑾 刘海锋 林炜 刘波 吴继旋 《光通信技术》 北大核心 2020年第10期20-23,共4页
为了探究大气湍流对深空激光通信的影响,从理论上讨论了Gamma-Gamma分布的大气信道模型和抑制大气湍流的手段。建立了基于组阵收发的深空激光通信系统模型,对不同湍流条件下的系统误码率进行仿真。仿真结果表明:在信噪比为20 dB时,弱湍... 为了探究大气湍流对深空激光通信的影响,从理论上讨论了Gamma-Gamma分布的大气信道模型和抑制大气湍流的手段。建立了基于组阵收发的深空激光通信系统模型,对不同湍流条件下的系统误码率进行仿真。仿真结果表明:在信噪比为20 dB时,弱湍流环境的下行链路通信误码率比强湍流低4个数量级;大气湍流强度增强时,系统的通信误码率增大;在同等湍流强度下,大气湍流对于上行链路通信性能的影响比下行链路更大。 展开更多
关键词 深空环境 空间激光通信 大气湍流 组阵收发 误码率
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一种基于STK的超前角计算方法研究 认领
10
作者 李福才 宋钰涛 +1 位作者 王莹 卞磊 《电子质量》 2020年第11期1-4,18,共5页
在空间激光通信中,由于卫星运动的影响在发射光束时必须有一定的超前角量才能准确瞄准。该文利用STK仿真了两颗卫星,导出了卫星的位置和速度数据,并利用提出的一种超前角计算算法,计算出了超前角度值。通过分析多组计算结果,发现超前角... 在空间激光通信中,由于卫星运动的影响在发射光束时必须有一定的超前角量才能准确瞄准。该文利用STK仿真了两颗卫星,导出了卫星的位置和速度数据,并利用提出的一种超前角计算算法,计算出了超前角度值。通过分析多组计算结果,发现超前角的变化范围是0-70urad。该文提出的超前角计算方法对超前角模拟带宽设置有一定的参考意义。 展开更多
关键词 空间激光通信 超前角 STK
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空间激光通信中变步长CMA-LMS均衡算法 认领
11
作者 佟欣 刘智 高思远 《光通信技术》 北大核心 2020年第7期36-39,共4页
针对空间激光通信中无线光信号传输过程的串扰以及噪声问题,提出一种结合恒模算法(CMA)和最小均方(LMS)算法的两级级联变步长自适应均衡算法——CMA-LMS均衡算法,使步长因子的大小在一定范围与理论呈非线性关系。利用理论数据和步长因... 针对空间激光通信中无线光信号传输过程的串扰以及噪声问题,提出一种结合恒模算法(CMA)和最小均方(LMS)算法的两级级联变步长自适应均衡算法——CMA-LMS均衡算法,使步长因子的大小在一定范围与理论呈非线性关系。利用理论数据和步长因子的乘积对算法变量进行更新,实现信道的非线性自适应均衡。实验结果表明:CMA-LMS均衡算法能够提高系统的性能;在16阶正交幅度调制(16QAM)下,CMA-LMS均衡算法能够有效抑制系统的噪声和串扰问题。 展开更多
关键词 自适应滤波 空间激光通信 均衡 步长因子 恒模算法
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自由空间激光通信系统的粗跟踪特性分析 认领
12
作者 李文娟 陈艳 《激光杂志》 北大核心 2020年第5期158-162,共5页
针对传统自由空间激光通信系统硬件设计信号控制幅度调整范围小,串口通信单一化,导致粗跟踪精准度、存在干扰的问题。提出自由空间激光通信系统的粗跟踪特性分析。将线阵CCD作为跟踪控制系统的传感器设计了系统的主控采集模块,利用发送... 针对传统自由空间激光通信系统硬件设计信号控制幅度调整范围小,串口通信单一化,导致粗跟踪精准度、存在干扰的问题。提出自由空间激光通信系统的粗跟踪特性分析。将线阵CCD作为跟踪控制系统的传感器设计了系统的主控采集模块,利用发送接收模块中的光驱动电路和光电检测电路实现信息的接收和发送,设计了滤波器模块滤除通信过程中存在的噪声。在软件设计中将Windows CE控制系统应用到主控计算机中,通过事件驱动方式和多线程同步技术同时处理多个通信串口中存在的数据,利用指向算法完成对准操作,实现自由空间激光系统的跟踪控制系统的设计。实验结果表明,所提方法设计的系统对尺度变化的目标跟踪效果良好,具有较强抗干扰效果。 展开更多
关键词 自由空间 激光通信 粗跟踪特性
空间激光通信高速多制式光调制技术 认领
13
作者 兰枫 韩婷 郭精忠 《半导体光电》 CAS 北大核心 2020年第6期884-888,共5页
空间激光通信调制技术以幅度调制和相位调制为主,单一通信终端只能适应特定的调制格式,灵活性较差,存在星间链路组网应用的局限性。文章基于数字处理的光调制技术,采用LiNbO3晶体正交相位调制器,结合闭环偏压控制算法,实现了光调制格式... 空间激光通信调制技术以幅度调制和相位调制为主,单一通信终端只能适应特定的调制格式,灵活性较差,存在星间链路组网应用的局限性。文章基于数字处理的光调制技术,采用LiNbO3晶体正交相位调制器,结合闭环偏压控制算法,实现了光调制格式、调制速率可变的星载光调制器,并针对空间应用对幅度调制和相位调制方式进行了优化,最大化光纤放大器效率。该技术硬件实现了625Mb/s~5Gb/s通信速率分档可调,OOK,BPSK和QPSK调制格式可变,发射EVM优于9%,实际引入灵敏度损耗小于1dB。该调制器已经完成所有空间环境试验,可广泛适用于各种体制的激光通信终端,进行星地、星间激光通信建链。同时,该调制器具备模拟调制的功能,可实现星间微波光子信号的透明转发。 展开更多
关键词 空间激光通信 多调制格式 多速率
长出瞳距离轴四反光学天线的设计研究 认领 被引量:1
14
作者 田棋杰 张建华 +5 位作者 张缓缓 宋延松 薛婧婧 呼新荣 陈祥 李帅 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第18期143-150,共8页
传统离轴反射光学天线的出瞳距较短,需要中继光学系统将出瞳成像于快反镜附近,这会增加后续光路和结构的复杂度,且中继光学系统的后向散射光会对激光通信终端产生严重的影响。针对上述缺陷,设计了长出瞳距离轴四反光学天线,该光学天线... 传统离轴反射光学天线的出瞳距较短,需要中继光学系统将出瞳成像于快反镜附近,这会增加后续光路和结构的复杂度,且中继光学系统的后向散射光会对激光通信终端产生严重的影响。针对上述缺陷,设计了长出瞳距离轴四反光学天线,该光学天线的出瞳被直接设计在快反镜上,省去了中继光学系统。首先,从同轴三反像差理论出发,推导了像差表达式和初始结构方程。然后,基于像差理论和出瞳位置要求,计算了离轴四反光学天线的初始结构参数,并采用Zemax软件对初始结构进行光线追迹和性能优化。最后采用Zemax对离轴四反光学天线进行了公差分析。结果表明:所提系统性能优异,结构紧凑,加工和装调公差合理,满足激光通信终端性能要求。 展开更多
关键词 光学设计 空间激光通信 离轴光学天线 出瞳
空间激光通信发展现状及组网新方法 认领 被引量:11
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作者 任建迎 孙华燕 +1 位作者 张来线 张天齐 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期143-150,共8页
针对现有无线电方法空间信息传输能力不足问题,简要分析了空间激光通信的优势,重点介绍了国内外空间激光通信的发展现状与计划,研究了空间激光通信的未来发展趋势。针对卫星小型化、网络化的发展趋势,提出了一种基于逆向调制技术的空间... 针对现有无线电方法空间信息传输能力不足问题,简要分析了空间激光通信的优势,重点介绍了国内外空间激光通信的发展现状与计划,研究了空间激光通信的未来发展趋势。针对卫星小型化、网络化的发展趋势,提出了一种基于逆向调制技术的空间激光通信及组网方法。结合我国空间激光通信发展现状与不足,总结并分析了相关领域的关键技术。 展开更多
关键词 空间激光通信 星间激光通信 空间中继 逆向调制 激光通信组网
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四象限探测器数字跟踪通信复合接收机设计 认领 被引量:1
16
作者 王睿扬 于笑楠 +2 位作者 佟首峰 吴天琦 陈星驰 《长春理工大学学报:自然科学版》 2019年第3期42-50,共9页
随着微纳卫星技术的迅速发展,为实现空间激光通信接收终端的轻小型化设计,采用四象限探测器(Quadrant Detector,QD)作为通信接收机的探头。设计的四象限探测器数字跟踪通信复合接收机,首先通过四象限探测器将光信号转换为电信号后,然后... 随着微纳卫星技术的迅速发展,为实现空间激光通信接收终端的轻小型化设计,采用四象限探测器(Quadrant Detector,QD)作为通信接收机的探头。设计的四象限探测器数字跟踪通信复合接收机,首先通过四象限探测器将光信号转换为电信号后,然后经过前置跨阻放大电路进行信号放大并转换为电压信号,再由模数转换(Analogue-to-Digital Conversion,ADC)将电信号转换为数字信号,最后通过现场可编辑门列阵(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的数字算法完成跟踪与通信相关的信号处理。通过理论分析得到在1064nm波段,当误码率为10-6,通信速率为10Mbps,信噪比为90时,探测灵敏度为-45dBm;在光斑半径为400μm时,位置分辨力为6.29μm,实现了0.0016的细分能力。通过对探测信号链的仿真、光斑位置分辨力的仿真、通信解调与数据时钟恢复(Clock Data Recover,CDR)的仿真以及对光斑位置与脱靶量解算的仿真,进一步验证了接收机跟踪与通信复合功能的实现。最后通过实验测试得到在误码率为10-6,通信速率为10Mbps时,探测灵敏度为-30d Bm,并对光斑位置探测的误差进行了标定。数字接收机的性能参数满足通信系统的基本要求,基于FPGA的软件设计完成了单探测器跟踪与通信功能的复合,并实现了接收机的数字化,满足接收机的轻小型化设计的要求。 展开更多
关键词 激空间激光通信 四象限探测器 数字接收机 跟踪通信复合 探测灵敏度 位置分辨力
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深空辐射条件下EDFA波分复用性能研究 认领
17
作者 柳青峰 李博 +6 位作者 康冬鹏 杨清波 马晶 谭立英 于思源 赵生 王淇 《深空探测学报》 2019年第6期545-552,共8页
随着对空间试验卫星光通信系统数据容量需求的逐年增加,空间波分复用技术将成为拓展通信容量的有效手段,需要研究掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier,EDFA)波分复用特性在深空辐射条件下的性能变化情况。研究了深空辐射及温... 随着对空间试验卫星光通信系统数据容量需求的逐年增加,空间波分复用技术将成为拓展通信容量的有效手段,需要研究掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier,EDFA)波分复用特性在深空辐射条件下的性能变化情况。研究了深空辐射及温度场对EDFA的性能影响、非均匀特性,建立了深空辐射条件下EDFA的波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术信号之间的增益影响模型,给出了增益的非均匀变化影响的评估方法。并分别采用电子和中子作为辐射源,进行了地面模拟深空辐射环境的辐射电离效应和辐射位移效应实验,实验结果进一步验证了该模型正确性。利用该模型,可获得深空辐射环境中,不同辐射类型、不同温度下,EDFA在WDM应用时各波长增益的非均匀特性,可为深空光通信中EDFA的WDM应用提供参考。 展开更多
关键词 深空辐射 卫星光通信 EDFA 波分复用
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欧洲空间高速激光中继系统概述 认领
18
作者 冯杰 陈宇宁 +3 位作者 雷波 房汉林 罗广军 刘兴 《光通信技术》 北大核心 2019年第9期17-22,共6页
欧洲在空间激光中继领域处于世界领先地位,就其在该领域的发展历程、重点项目欧洲数据中继系统(EDRS)中激光通信终端(LCT)技术和EDRS工作流程进行了详细介绍,并给出一系列具体技术指标,对我国天地一体化信息网络的建设具有一定参考意义。
关键词 欧洲数据中继系统 空间激光通信 卫星中继
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空间信息网络与激光通信发展现状及趋势 认领 被引量:14
19
作者 姜会林 付强 +1 位作者 赵义武 刘显著 《物联网学报》 2019年第2期1-8,共8页
天地一体化信息网络是科技强国的重要标志,根据国家整体规划,到2030年将建成全球覆盖、按需服务、随域接入、安全可信的信息网络,服务国防建设和社会发展。空间激光通信是实现信息高速传输和保密安全的重要手段,将在构建天地一体化网络... 天地一体化信息网络是科技强国的重要标志,根据国家整体规划,到2030年将建成全球覆盖、按需服务、随域接入、安全可信的信息网络,服务国防建设和社会发展。空间激光通信是实现信息高速传输和保密安全的重要手段,将在构建天地一体化网络中发挥重要作用。首先从概念内涵与系统架构、研究现状与发展趋势、总体目标与主要难点3个方面介绍了天地一体化网络,然后总结了空间激光通信的概念和特点、研究现状和发展趋势,以期为我国天地一体化信息网络的构建提供有益参考。 展开更多
关键词 天地一体化 空间信息网络 激光通信 卫星
弱湍流环境下自由空间光通信系统性能研究 认领 被引量:2
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作者 姜松 张敏 《信息通信》 2019年第5期275-277,共3页
自由空间光(Free Space Optical, FSO)通信技术具有高传输容量、免频谱许可、高保密性等优点,然而对于大气激光通信,光束在传输路径上普遍存在大气状况对通信性能的影响,大气湍流会大大降低接受信号的质量。文章设计了一套室内无线激光... 自由空间光(Free Space Optical, FSO)通信技术具有高传输容量、免频谱许可、高保密性等优点,然而对于大气激光通信,光束在传输路径上普遍存在大气状况对通信性能的影响,大气湍流会大大降低接受信号的质量。文章设计了一套室内无线激光通信实验系统,模拟真实环境下的大气湍流,并细致分析了如何在室内模拟和测量大气湍流强度,同时提出两种测量室内弱湍流强度的方法并进行对比。文章的成果可用于无线激光通信系统误码率的研究,为无线激光通信系统性能及相关调制技术奠定了一定的理论基础。 展开更多
关键词 自由空间光 激光通信 湍流强度 误码率
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