星地斜程大气信道激光通信可通率研究

用STK仿真分析了星地激光通信链路的可见时间和俯仰角。在能见度5 km的城市大气模式下,分别计算了定位于不同经度的2颗GEO卫星对3个城市通信的大气衰减及光强闪烁、到达角起伏等效应,由此分析了晴天、卷积云条件下的大气信道功率损耗,并通过设置链路最小功率阈值来建立星地间大气信道激光通信链路可通率模型。仿真结果表明,当发射功率为10 W时,对比得出东经75°的GEO卫星地面站可通率较好,晴天能见度大于5 km的平均可通率可达到93%;卷积云时平均可通率可达到66.7%,且3个城市中对海南的可通性最好,为星地激光通信外场实验提供了一定的依据。

遮光罩对GEO对地激光通信系统可通率影响

地球同步卫星(GEO)对地激光通信系统具有通信速率高、保密性好等优势。但系统的光学天线暴露在星体外部,太阳照射对可通率影响严重。针对某GEO对地激光通信系统,不同长度遮光罩对太阳规避造成的可通率及比刚度影响的分析,证明增加遮光罩长度系统可通率提升效果明显。对现有遮光罩形式进行了分析与总结,简述工程中遮光罩长度的确定与限定条件,为优化设计GEO激光通信系统遮光罩及提高系统可通率提供技术基础。

GEO与LEO间激光通信轨道特性仿真

为了优化GEO与LEO间激光通信系统的性能,建立了卫星通信轨道特性仿真模型。通过对一年内卫星数据的分析可知,卫星通信终端间的多普勒频移变化范围约为±5×109 Hz,可以使用多普勒频移补偿方法减少GEO与LEO之间的多普勒频移影响。对于相干通信,终端必须进行频移补偿;提前量角的范围大于激光束散角,因此终端需要进行提前量补偿,激光通信系统可根据提前量角对视轴进行提前修正,以减少相对速度对激光通信的影响;太阳干扰和地球遮挡的时间较长,应该进行卫星组网以改善可通率,在通信过程中应根据通信终端时间,优化两个通信终端的工作流程;GEO和LEO终端的视轴变化情况不同,因此应该为卫星设计不同结构。

太阳直射对GEO卫星和地面站通信的影响

为了分析太阳辐射对卫星光通信系统造成的影响,对GEO卫星和地面站通信时,外表面接收的太阳直接辐射进行理论分析,得出计算表达式;通过STK软件仿真分析了太阳直射对GEO和地面站通信时的可通率,仿真结果表明,当太阳-地面站与GEO夹角为3度且地面站为阿里时,太阳对GEO和阿里通信时的全年直射时间为1187分钟,可通率为99.7741。地面站为海南时,太阳对GEO和海南通信时的全年直射时间为1168分钟,可通率为99.7777。地面站为喀什时,太阳对GEO和喀什通信时的全年直射时间为1201分钟,可通率为99.7714。地面站为云南时,太阳对GEO和云南通信时的全年直射时间为1181分钟,可通率为99.7753。对地面站来说,太阳直射一般出现在北京时间的下午14:00-15:00之间。每次持续时间不超过30分钟。上述结果对建立可靠的深空通信链路具有十分重要的意义。

自由空间光通信中的CRC-LT编码性能研究

LT码是一种无码率的线性分组码,具有很强的信道适应性和低复杂度。文中提出一种CRC码与LT码级联的编码方案(CRC-LT码),CRC-LT码通过调整译码开销来保证FSO系统的可通率和使LT码在FSO系统中获得的编码增益。通过建立分析模型,推导出在给定信道条件下的数据恢复率。最后,利用Gamma-Gamma信道模型进行CRC-LT码的编译码过程仿真,并给出数据恢复率与信道条件、信噪比和译码开销的关系,以及FSO系统的误码率。仿真结果表明,CRC-LT码在牺牲一定译码开销后能够获得更高的编码增益,有效保证FSO系统的可通率。

一种新型短波宽带传输技术

3G-ALE提高了短波通信系统的可通率和可靠性。随着应用的发展,现有短波传输技术很难满足可靠高速的通信要求,由此短波宽带传输技术成为研究热点之一。详细阐述了短波传输技术发展现状和发展趋势,引入一种新的宽带传输方式,并根据宽带传输特性改进3G-ALE建链方式,形成适合短波宽带传输的链路建立方法。这种短波宽带传输技术可以提高短波通信的可通率、缩短链路建立时间。

GEO激光通信光端机遮光罩优化设计

地球同步卫星(GEO)激光通信系统的光学天线暴露在卫星外部,太阳辐射会对光学天线产生严重的影响,造成可通率下降,尤其阳光直接照射天线主镜时系统必须采取规避措施,影响更加严重。采用遮光罩可以改善太阳热效应对光学天线的影响,但受尺寸等限制,其效果有限。根据GEO对地激光通信系统的结构和环境特点,分析太阳对光学天线主镜的辐照情况,设计一种在传统圆筒遮光罩内部增加栅板的改进型遮光罩,减小太阳光的直射角度范围。结合热控设计,对系统在太阳辐照环境下天线光学元件的温度变化情况及可通率进行仿真分析。分析表明采用改进型遮光罩后,系统的可通率由采用传统遮光罩时的93%提高到99.5%,基本达到全天时工作,极大地减小了系统的不可通时间,提高了链路的可用性。

地球静止轨道激光通信系统的遮光罩优化设计

针对激光通信系统视场角小的特点和地球静止轨道外热流变化的情况,提出了在地球静止轨道激光通信系统的内壁添加栅板的遮光罩优化设计方案。采用能束均匀分布法,以光学天线主镜为例,进行了遮光罩的二次辐射分析,以能量遮挡率不高于3%为约束条件,得出了优化后的遮光罩结构。由优化后的遮光罩主镜、次镜温度水平和主镜、次镜温度差的仿真结果可知,与传统空心圆柱形遮光罩相比,所设计的遮光罩可以使激光通信可通率从81.51%提高到92.17%。