星间微波光子链路调制方式的优化

针对外调制星间微波光子链路输出信噪比优化问题,建立了基于双电极马赫 曾德尔调制器的强度调制直接探测星间微波光子链路模型,通过优化调制器调制方式来提高链路性能。用数值模拟方法得到了单边带、双边带和推挽式3种调制方式下链路输出信噪比,利用曲面投影法求得了最优调制方式时一定信噪比要求下发射端所需最小光放大器增益和对应的调制器直流偏置相位。结果表明:相同输入射频信号功率和发射光功率情况下,双边带调制输出信噪比比单边带调制高3 dB,低直流偏置相位推挽调制可以进一步优化输出信噪比。输入射频信号功率为-20 dBm,输出信噪比为17.3 dB时,所需最小光放大器增益为43.9 dB,对应的直流偏置相位为0.87。     

基于TDMA的临近空间通信网MAC层协议仿真

运用网络仿真软件OPNET Modeler10.5作为开发环境,建立了临近空间通信网模型,设计了媒体接入控制(MAC)层的时分多址(TDMA)接入协议,实现了各个地面站对临近空间物理链路资源的有效共享.利用排队理论推导了该协议下的平均网络时延计算公式.收集的仿真结果表明,理论分析能够较准确地估计平均网络时延.     

复用技术在空间光通信中的应用研究

复用技术能够利用现有的硬件设备和成熟技术,成倍地提高系统容量,已经成为高速空间光通信的重要技术手段。文章从提高信息传输速率的角度出发,研究了偏振复用、波分复用、时分复用、光MIMO以及正交频分复用五种复用技术在空间光通信应用的基本原理,并介绍了最新研究动态。对比分析了空间光通信中五种复用技术的优缺点,结果表明正交频分复用和光MIMO技术是实现空间光通信海量信息传输的有效途径之一,具有很大的发展潜力。     

LEO-Mesh卫星光网络容量规划

利用低轨卫星网格状结构光网络的空间对称性,推导了网络流量平衡特性,进而以最小丢包率为目标,采用Lagrange乘数法对各端口容量进行优化配置.在由m条轨道、每个轨道n颗卫星构成的Mesh型卫星光网络中,轨道内端口容量与m成反比,与对地接入端口速率比约为n/8;轨道间端口容量与n成反比,与对地接入速率比约为m/8.在初始配置下,丢包率在m=n时取得极小值;经优化配置之后,各端口利用率趋于平均,丢包率较优化前有明显下降,且随着卫星数量增加呈持续下降趋势.     

Nonlinearity modelling of an on-board microwave photonics system based on Mach-Zehnder modulator

For the nonlinearity distortion problem of Mach-Zehnder modulator(MZM)applied in the on-board microwave photonics system,the situation for two input radio frequency(RF)signals with different frequencies and phases is discussed,and an exact analytical solution is derived with the method of expanding Bessel series and Graf addition theory.According to the analytical expression,the nonlinearity characteristics of the modulator can be precisely predicted,and the system performance can be optimized.The correctness of the analytical solution is approved by simulation results.Analytical results indicate that the nonlinearity distortion is suppressed as the decrease of modulation index,the increase of direct current bias phase shift and phase difference between two input RF signals.When the phase difference equals zero orπand the direct current bias phase shift isπ/2,there are only odd-order distortion terms.When the phase difference equals zero orπand the direct current bias phase shift isπ,there are only even-order distortion terms.     

探测器非线性对三阶交调失真的影响

建立了基于双电极马赫-曾德尔调制器和非线性光电探测器的双音调制直接探测链路模型,推导了探测器非线性条件下系统基阶信号和三阶交调信号功率表达式,分析了探测器非线性对链路三阶交调失真的影响.结果表明,探测器非线性在特定参数条件下会更好地抑制三阶交调失真,在其它情况下则会导致系统性能恶化.     

带前置光放大的星间微波光子链路性能优化

考虑发射机和接收机对准误差引起的信号衰落,推 导出带前置光放大的星间微波 光子链路输出信噪比(SNR)的解析表达式,并建立了基于平均SNR原则的 链路优化模型。在给定 SNR要求及对准误差条件下,对Mach-Zehnder调制器(MZM) 直流偏置相移进行了优化,使所需激 光器(LD)输出功率最小,并进一步分析了前置放大器参数对最小LD输出功率和最优直 流偏置 相移的影响。数值仿真结果表明,与增益相比,前置放大器噪声系数决定了指定SNR所需 的最小LD输出功率。当对准误差角标准差为0. 4μrad时,噪声系数加倍会使SNR达到 15.56dB时所需的最小LD输出功率增加6.73dB。然而,前置放大 器噪声系数对最优的直流偏置相移几乎无影响,噪声系数加倍后最优直流偏置相移的变化不 会超过0.003π。     

基于强度叠加编码的空间光多输入多输出通信

针对空时编码技术在空间激光通信应用中受到的限制,提出了一种基于强度叠加编码的空间光多输入多输出(MIMO)通信算法,设计了算法中使用的码元--光强码的编码和解码规则,分析了不同天线阵列组合下的系统信道容量,给出了最佳判决门限选择方法,并在此基础上计算了不同系统组成下的误码率.仿真计算表明,与单发单收系统相比,强度叠加编...     

空间远场光束对准精度的量子极限

根据标量亥姆霍兹方程和定态薛定谔方程的对等关系,指出平面波经透镜聚焦过程等同于光子态函数由坐标表象向动量表象转换的过程.受有限孔径的影响,光子在动量空间态函数无法精确再现,导致空间光束对准精度的存在一个量子极限.在量子极限条件下,空间光束对准精度大约是衍射极限角的26%,主要取决于光波长和接收透镜孔径,与透镜焦距无关....     

一种改进的载波抑制调制光毫米波信号的产生方案

为了克服光纤无线(ROF)系统中色散对光载波抑制(OCS)调制光毫米波信号传输的影响,提出一种改进的OCS调制方案。使用双驱动马赫-曾德尔调制器(MZM),通过调整两路输入射频信号相位、基带信号增益和直流偏置电压将2.5Gbit/s数据信号仅调制到(OCS)信号的一个边带上传输。理论分析表明,与传统OCS调制光毫米波信号产生方案相比,本文方案解决了色度色散引起的码元走离问题,大大增加了传输距离。仿真实验结果表明,经过110km光纤传输后信号的眼图仍然十分清晰,在BER=10-10条件下,信号经过20、40和60km光纤传输后的功率代价分别为0.78、1.7和1.9dB。