华为自由空间光通信(FSO)简述
Gamma-Gamma 信道下 OOK 与 DPSK调制误码性能分析
Gamma-Gamma 信道下 OOK 与 DPSK调制误码性能分析张慧颖【摘要】从理论和实验两方面对自由空间光通信中常用的两种调制方式进行性能比较分析，旨在找出一种最适合的调制方法抑制大气湍流。
在分析 Gamma-Gamma 信道下 OOK(开关键控)和 DPSK(差分相移键控)调制的误码率时，将广义超几何方法引入分析。
利用 Matlab 软件搭建系统，通过实验可知，采取相干及平衡探测的 DPSK 调制时性能要比基于 OOK 调制的直接探测高出3.21 dB；通过对双管平衡探测和单管探测进行实验，结果表明，双管平衡探测的信噪比优于单管探测，约提高21.6 dB。
因此，基于 DPSK 平衡探测的相干通信方案具有可行性和优越性。
%This paper makes a comparative analysis of the performances of two modulation modes commonly used in free space optical communications theoretically and experimentally,aimed at finding an optimal modulation method for suppressing at-mospheric turbulences.In analyzing the BER of OOK and DPSK modulations in Gamma-Gamma channels,it introduces the generalized hypergeometric method to the analysis and establishes a system for simulation by using Marlab.The experimental results indicate that the performance of DPSK modulation-based coherent and balanced detection is 3.21 dB higher than that of OOK modulation-based direct detection and that in the comparison between the dual-tube balanced detection and the single-tube detection,the former is superior in BER,about 21.6 dB higher,verifying that DPSK balanced detection-based scheme is feasi-ble and superior.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P61-64)【关键词】大气湍流;平衡探测;开关键控;差分相移键控【作者】张慧颖【作者单位】吉林化工学院信息与控制工程学院，吉林吉林 132022; 长春理工大学空间光通信研究所，长春 130000【正文语种】中文【中图分类】TN914.3近年来,FSO(自由空间光通信)因其容量高、安全性高、速率快等优点受到越来越多的关注。
FSO中PS-QPSK调制系统分析
FSO中PS-QPSK调制系统分析吴猛;张慧颖;陈伯权【摘要】在自由空间光通信(FSO)系统中,由于先进的调制格式能大大提高频谱效率,并可以改善系统的传输容量而备受采用.在研究QPSK(正交相移键控)调制的基础上,对新型调制格式PS-QPSK(偏振切换正交相移键控)的调制和解调方案进行研究,并在新型光学仿真软件Optisystem平台下完成基于PS-QPSK调制格式的系统仿真,实现FSO系统中PS-QPSK调制系统的分析.通过仿真结果可以看出,该系统可以很好地实现PS-QPSK的调制和解调,具有很好的传输性能;当进行长距离传输时,系统的误码性能降低较小.因此,采用PS-QPSK调制格式的空间光通信系统具有可行性,适合长距离传输.%Because the advanced modulation formats can greatly improve the spectral efficiency and improve the transmission capacity of system,the free space optical communication (FSO) system has been widely adopted.In this paper,the new modulation format PS-QPSK modulation and demodulation scheme was studied,and system simulation was completed under the new opti-system optical simulation software platform based on PS-QPSK modulation format,and performance of the system was analyzed.From the simulation results,it could be seen that the system could well implement PS-QPSK modulation and demodulation,and it had better transmission performance.For long distance transmission,the BER performance of system was reduced.As a result,the PS-QPSK modulation format of space optical communication system is feasible,and is more suitable for long distance transmission.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】4页(P146-148,183)【关键词】偏振切换正交相移键控;调制;解调;自由空间光通信【作者】吴猛;张慧颖;陈伯权【作者单位】吉林化工学院信息与控制工程学院,吉林吉林132022;吉林化工学院信息与控制工程学院,吉林吉林132022;吉林化工学院信息与控制工程学院,吉林吉林132022【正文语种】中文【中图分类】TN929.1自由空间光通信(FSO)是光通信和无线通信结合的产物，是一种新兴的宽带接入通信技术。
第8、9章 空间激光通信课件
max min T R R
·
P
有效 散射体
F1
发送端
T
F2
Z
接收端
背景光噪声
2000
W· m-2 · m-1
光 1500 谱 辐 照 1000 度
500 0
0
0.5
波长（ m）
太阳光谱
1
1.5
2
2.5
8.3 关键器件和技术
光源
工作波长
不仅要考虑低损耗窗口，还要注意避开背景光的高辐射谱段 可以认为810～860 nm、1550～1600 nm都是无线光通信中可
自 由 空 间 光 通 信
第8章 大气激光通信
本章内容
概述 激光在大气信道中的传播特性 用于大气激光通信的关键器件和技术 调制方式 大气激光通信系统 大气激光通信的应用
8.1 概述
大气激光通信的研究进展
又被称为自由空间光通信（FSO，Free Space Optics）
米氏散射
大气综合衰减系数表
不同天气时的大气综合衰减系 数和能见度表（工作波长850nm） 天气情况 非常晴朗 晴朗 能见度 dB/km） 大气衰减系数（
50～20 km
20～10 km 10～4 km 4～2 km 2～1km 1000～500 m 500～200 m 200～50 m
0.20～0.52
( Np / km)
V 50km 1.6 1.3 6km V 50km q 0.16V 0.34 1km V 6km V 0.5 0.5km V 1km V 0.5km 0
能见度 V 定义为最初光功率衰减到2%的距离
FSO关键技术及其在光纤网络备份中的研究
的要求 ，回时 具有接 入速率 高、施 工周期短 、
安 装 使 用 方便 、成 本低 等优 点 。 对 Ｆ Ｏ用 户在 Ｓ
Ｃ ｌｌｕ ｉ ｔ ｎ｛ 作 自由空间光通信 ， Ｏｎｎ ｎｃ ｉ ）＿ ａｏ ｂ ￣， 是
配置 通信 系统 的时候具 有指 ｌ 意 义和参 考价 导
值
种新型的无线宽带接入技术 ， 是无线通信 与光纤通信 相结合 的产物 。ＦＳ０ 以大 气
技 术 ，传输速 率达到 了 １ Ｇｂ／Ｓ以上 ； ０ ＦＳ０组 网灵活 ，目前常采 用的 网络 拓扑
有 点 到 点 、 点 到 多 点 、 网 状 ，也 可 以 结
ｗｉｅ ａ ｄ ｅ Ｗ ｒ ｏ Ｊｎ ｈ ｕ ｉｙ ｓ ｈ ｄ ｓｇ ｄ ｂ ｎ ｎ ｔ ｏ ｋ ｆ ｉｚ ｏ ｃｔ ａ ｔ ｅ ｅ ｉ ｎ ｂ ｃ ｇ ｏ ｎ 、 Ａ ａｙ ｉ ｈ ａ ｈ ｒ ｆ ｉｚ ｏ ｉｙ， ａ ｋ ｒｕｄ ｎ ｌ ｓ ｔ ｗｅ ｔ ｅ ｏ Ｊｎｈ ｕ ｃｔ ｓ ｅ ｄ ｓ ｎ ｔｅ ｅ ｏ ｅｙ ｏ ｗ ｒｌｓ ｐ ｉ ｌ ｏ ｍｕ ｉ ｔｏ ｅ ｉ ｈ ｒｃ ｖ ｒ ｆ ｉ ｅ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｃ ｃ ｍ ｎ ａ ｉｎ ｃ
Ｔ № Ｐｐｒ ｒｐ ｓｓ ｋｎ ｆ Ｓ ｔｃｎ ｕ ｓ ｒ ａ ｅ ｐｏｏｅ ａ ｉ ｏ Ｆ Ｏ ｅｈｉ ｅ ｕｅ ｌ ｄ ｑ ｌ
ｔ ｅ ｐ ｉ ｌ ｉｒ ｎ ｔ ｏ ｋ ｂ ｃ Ｕ ， ｉｈ ａ ｅ ｈ ｈ ｏ ｔ ａ ｆｂ ｅ ｅ ｗ ｒ ａ ｋ Ｐ ｗｈｃ ｔ ｋ ｔ ｅ ｃ
１ １多光 束 技 术 ． 多 光束 技 术 就 是 Ｆ Ｏ设 备 采 用 多 个发 Ｓ
性、接入速率 、系统功率 富余量方 面对锦州市 宽带部 分 节点 进行无 线光通 信备份 设计 。结
自由空间光通信中极化码的应用研究
自由空间光通信中极化码的应用研究邢莉娟;李卓;王卓【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2024()3【摘要】【目的】在自由空间光(FSO)通信中,大气湍流效应会导致通信链路性能下降。
【方法】文章提出了一种极化码信道编译码方案,使用蒙特卡洛算法构造了针对FSO通信中常见的Gamma⁃Gamma分布大气湍流信道的极化码。
比较了文章提出的极化码编译码方案与未编码以及相近码长的低密度奇偶校验(LDPC)码在Gamma⁃Gamma分布大气湍流信道下的误码率(BER)。
【结果】仿真结果表明,所提极化码与未编码比较时,在弱湍流强度下,当信噪比>6.7 dB时,极化码方案性能相较于未编码更优;在中湍流强度下,当信噪比>10.3 dB时,极化码方案性能相较于未编码更优;在强湍流强度下,当信噪比>11.5 dB时,极化码方案性能相较于未编码更优。
所提极化码与LDPC码比较时,在弱湍流情况下,当信噪比>7.1 dB时,极化码整体性能优于LDPC码;在中湍流条件下,当信噪比>10.6 dB时,极化码整体性能优于LDPC码;在强湍流条件下,当信噪比>12 dB时,极化码整体性能优于LDPC码。
此外,在码长短、码率低和译码宽度小时,文章所提出的极化码编译码方案具有更优的性能。
【结论】使用所提极化码编码后,有效改善了FSO通信系统中的大气湍流效应,而且在中、高湍流强度这两种恶劣的大气湍流信道环境中,文章所提方案展现出了比LDPC码更为明显的优势。
表明在FSO通信中,极化码具有良好的发展前景。
【总页数】6页(P134-139)【作者】邢莉娟;李卓;王卓【作者单位】西安电子科技大学空天地一体化综合业务网全国重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TN911.22【相关文献】1.自由空间光通信中的极化码译码方法研究2.自由空间光通信中校验码辅助极化码译码研究3.自由空间光通信中一种低复杂度的极化码构造方法4.自由空间光通信中极化码译码方法研究5.自由空间光通信中的极化码凿孔方法研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
【国家自然科学基金】_fso_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
科研热词 调制阶数 调制方式 误时隙率 表面活性剂 自由空间光通信 自由空间光 淋洗 正交频分复用 树脂吸附 无线光通信 弱湍流信道 子载波 多输入多输出 多用户检测 外信息转移图 地浸采铀 光交织多址 保护间隔 互信息
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
科研热词 无线光通信 大气湍流 误码率(ser) 误码率 蒙特卡罗方法 自由空间无线光通信 自由空间光通信(fso) 自由空间光通信 脉冲位置调制 背景辐射 等增益合并 空间光通信 相干光通信 热辐射 检测算法 最大似然序列检测 无线光载射频(rofso) 差错性能 对角分层空时集接收 分层空时系统 光子计数 信道容量 仿真 turbo-blast系统 sttc mimo fso
2009年 序号 1 2 3 4 5 6
科研热词 自由空间光通信 通用网 正交频分复用 时频码 动态负载交换 光通信
推荐指数 2 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 4 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
基于GE级FSO技术在TD—LTE承载网建设中的应用探讨
【 关键词 】 Ｅ Ｓ Ｔ ．Ｔ Ｐ Ｎ 组网 Ｇ 级Ｆ Ｏ Ｄ Ｌ Ｅ Ｔ
ｊ 概 述
ｌ ｌ） ｌ １ ｌ ～ 絮 构 及 承 裁 嘲 承
（ 低 时延 ：３ Ｐ ５） ＧＰ 明确规定 Ｌ来自Ｅ Ｔ 网络需要 为不 同类
型的业务提供端到端 的Ｑ Ｓ ｏ 保证。相比现有 的２ Ｇ ／ 网络 ， ３
要 求控 制平 面和用户平面具有更低 的时延 ，高优 先级 业务 在 承载 网的传输 时延应控 制在 １ ｍｓ ，理想情况 下应在 ０ 内
ｅＮ Ｂ
５ 以内。 ｍｓ
图 １ Ｌ Ｅ 络 架构 Ｔ 网
（ 高可靠性 ：承载 网需 要提供完善 的网络保护功 ６） 能 ，以保 障网络 的稳定 、可靠运行 ；另外 ，承载 网还 需要 提 供完善 的ＯＡ Ｍ功能 ，以便 于 网络 的 日常管 理和维护 ，
与２３ ／Ｇ网络 相比 ，Ｌ Ｅ Ｔ 网络最显著 的特点包括
秒。
目前 ， 域 网建设 过程 中 ，运 营商普遍 都存在 着管 城 道匮 乏、光缆 引进困难 、传统 无线设备带宽不满 足要 求等
问题 。
（ 布线成本 高 、施工难度 大 ：如市 区高层 建筑 物 １）
（ 透明传输 ：协议透 明 ，光为传输媒 介 ，任何传 ３） 输协议均可容易地叠加上去 ，对语音 、数据 、图像等业务
激光为信 息载体 ，以大气为传播介质的通 信方式 。经过近
几年 的持 续发展 ，Ｆ Ｏ产品 （ ５ ）已经 在城域 网建设 Ｓ １ Ｍ ５ 中得到一定规模 的应用 。 Ｆ Ｏ技术原理相对简单 。相连 的两个Ｆ Ｏ Ｓ Ｓ 单位均 由一 个激 光发射 器和 一个接收 器组成 ，以提 供全 双工能 力 。 Ｆ Ｏ一方通过将调制后的激光通 过透 镜发送 ，另一方的透 ｓ 镜 接收后 将信号 经 由光纤连至 一个高 敏感接 收器加 以解
激光在军事上的应用
摘要世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，它一问世，即获得超乎寻常的飞快发展，不仅使古老的光学及其技术焕发青春，也生发了许多新兴的学科。
40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，非线性光学，超快激光学，激光化学，量子光学，激光雷达，激光制导，激光分离同位素，激光可控核聚变，激光武器等等。
这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。
激光正以特殊的方式深刻影响着人们生活。
本文通过对激光特性的认识，展示了激光在军事上给人类社会带来巨大变化以及其快速的发展历程，同时也展望激光未来发展的趋向与前景关键词：激光军事未来激光武器的分类：不同功率密度，不同输出波形，不同波长的激光，在与不同目标材料相互作用时，会产生不同的杀伤破坏效应。
激光器的种类繁多，名称各异。
按工作介质区分，目前有固体激光器、液体激光器和分子型、离子型、准分子型的气体激光器等。
按其发射位置可分为天基、陆基、舰载、车载和机载等类型，按其用途还可分为战术型和战略型两类，即战术激光武器和战略激光武器任何物体都能辐射和反射电磁波，并具有不同的辐射和反射特性。
利用不同的光学遥感器，从空中或远距离探测目标和环境的光学波段电磁波信息，经光学、电子技术处理后，为军事应用、科学研究和经济建设服务。
光学遥感技术的发展可追溯到19世纪， 1858年在巴黎上空的气球上拍摄了第一张空中照片。
20世纪初发明飞机后，航空摄影广泛用于军事侦察，黑白、彩色的可见光和近红外波段照相技术得到实际应用。
60年代初，美国研制成功红外扫描仪和多光谱扫描仪，提供了新的遥感手段。
1957年人造地球卫星发射成功后，航天遥感技术得到迅速发展，照相侦察卫星、预警卫星、测地卫星、气象卫星和载人飞船等多种航天器上，广泛采用可见光、红外和多光谱遥感设备。
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10
固定系统损耗
1
23 dB
几何损耗
（光束发散、 渐晕、视差等）
-5
随距离变化
-10
-15
-20 dBm
-20
衰减 边际极限
是影响系统性能 的关键因素
25 dB
衰减边际极限
（用于克服雾、薄雾等 影响的额外功率）
-25 -30
随能见度变化
（气候，随时间变化）
-35
-40
-45 dBm
-45
接收器下限
-50 -55 -60
SpaceLink----系统概述
ISSUE 1.0
光网络产品课程开发室
第1课 主要课题
自由空间光传输(FSO)系统概述
场地选择和系统安装选项
安装步骤 校准步骤
iManager Flight2000 软件
系统维护 系统故障排除和诊断
课程总结
自由空间光传输
自由空间光（FSO）传输是数字信号沿光束通过自由空间
各项标准对FSO制造商的意义：
所有FSO系统制造商均受到同一功率极限的制约。
激光安全性分级
国际相关标准为IEC60825-1，美国的对等机构CDRH（器械和辐 射卫生中心）目前正处在采纳IEC规范的过程中。
1类 在可以预见的合理条件下，激光器的所有运行都是安全的， 其中包括使用光学装置进行观察。
这些结果产生于 9/30/2002 4:32:09 PM （美国西部标准时间）。
关键性的安装规划事项
光学连接障碍的潜在来源 - 物理性的损害 - 气候性的损害 -室内外辐射效应和大气紊动干扰 室内/室外 安装位置 安装选择 网络光纤铺设长度 Flight2000
SpaceLink 系统的保密性
网络管理
Flight2000
SpaceLink连接头
SpaceLink多光束发送器的设计
四片80mm接收透镜 弯曲形透镜 防结冻装置
万向 接头
罩壳 内置 望远镜 四片30mm发送 透镜
多光束发送器的设计
克服断续性实物障碍 ( 飞鸟 ) 、闪 烁、雨雪，保证 安全 运行* 。
发送器输出
E/O
1
可靠性高和移动性强
开放式系统互联 (OSI) 层次模型
应用 演示 会晤 传输 网络 数据链接 物理层
障碍区的点到点连接
障碍区的点到点连接
典型的 SpaceLink系统拓扑结构
点
到
点
点
到
多点
网状
刺状环路
SpaceLink传送
位置 1
IR 连接头
位置 2
IR 连接头
TX和RX 光纤电缆
TX 和RX 光纤电缆
“间隙”填充体，也是最后一哩的访问工具。
FSO不是：
一种新的访问体系结构或拓扑结构； 一种新的路由、交换或城域光纤网络策略。
SpaceLink系统
Flight Manager
FlightManager FMG LDX FMG PA/2
Flight Manager
FlightManager FMG HDX FMG PA/28
系统输入和输出
路由器或交换器 1310 nm GBIC- w/SC 连接器 850 Nm GBIC- w/SC 连接器 MM （50 或 62.5）或SM 光纤跳接线 TX 和RX 数据输入 SC 连接器 -14至-8 输入电源
MM （50或62.5） 光纤跳接线
OMI 输入/输出 SC 连接器
连接头 标准安装 直流电源
SpaceLink系统的保密性
侵权接收器实物位置必然位 于圆形光束圈内 其它必要条件∶ －相同的视场 －相同的接收器波长 －相同的数据传输速率
没有明显的实物证据，光束 就不能被窃听或反射
安全注意事项
电气 高度 屋面穿透 激光
激光安全规范
我们为什么要制定激光安全规范：
对不可见光没有“亮光”反应。 850 nm的激光束聚焦在没有痛觉的视网膜极小区间。 1550激光器发送功率比 850激光器大20dB左右，能产生有感 的眼部不适。
传输的过程 。
•1880年由A.G.贝尔提出
光纤电话
光纤电话
FSO的是与否
FSO是一种免授权技术，其部署方便迅速，成本效益高 。
FSO是单层结构：
协议和带宽透明，可以替代光缆或射频光谱。 FSO是网络管理员当前或未来部署计划的加速器，是提高服务速度
的一次机会。
FSO借助激光传输，载送光波带宽通过大气层，是可靠灵活的网络
接收器 动态范围
34 dB
-35
-40 1x10-4
-45 dBm
-45
接收器下限
-50 -55
1x10-5
BER = 1 x 10-10 BER衰减
-45 dBm
固定损耗
-60
1x10-6
动态范围
dBm
mW
系统变量和功率损耗
+15 31.6
发送器输出
+7 dBm +3 dBm
4 dB
+10
+5 0
接到连接头的12-18伏直流电源 接到集线器/交换器 的Cat 5/6 FlightManager
90-240伏交流电源 商业电源电路
UPS
商业电源 电极
远距离继电器（切断电源）
SpaceLink系统的优点
成本低于陆基方式 部署快速 与管理机构无关 (无需授权) 带宽高 协议透明 安装开支一劳永逸
1M类
裸眼观察时完全安全。
如果在光源计算距离范围内使用光学装置进行观察，在302.5 到4000 nm范围内发射的激光可能不安全。
第1课 小结
SpaceLink系统的概述 网络连接 距离和速度比例关系的额定值 保密性 安全性
In Out RJ45
可选信号变换器
In Out RJ45
交换器、网络集线器或路由器
特点
传输保密性高 高带宽和超高带宽(目前为1.5 Mbps – 2.5 Gbps) 网络管理能力
协议透明：
以太网、令牌环、FDDI、快速以太网、千兆位以太网；
ATM/ SDH 网络连接； T1/E1连接 (单路/多路T1/E1)
同步多束激光
- 6.0 dB - 1.2 dB - 3.0 dB 15 cm 21 cm
3.79 式
（按比例）
4根平行光束
FlightNavigator
FlightNavigator计算器 » 结果
免责声明/使用条款
计算并评估其有效性
地点：美国亚利森那州» 菲尼克斯市空港国际机场 距离= 800米 光谱 52/2000 光谱 52/4000 光谱 155/1000 光谱 155/2000 光谱 155/4000 光谱 622/1000 光谱 1.25G/1000 光谱 2.5G/1000 100 % 100 % 99.9735 % 99.9782 % 99.9787 % 99.9739 % 99.9678 % 99.948 %
数据输入
O/E
1
2 3 4
透镜
2 3 4
数据分路器 激光器 衬片
数字 信号
冗余信号
空间分流发送器
（SpaceLink的设计中未使用任何光学放大器。）
光束发散和投射模式
光束 发散 2 毫弧度 3 毫弧度 6 毫弧度 3m 6m 12 m 1.5 m 3m 6m 束宽 500米 1m 束宽 1000米 2m 束宽 2000米 4m
1x10-5
1x10-6
dBm
mW
SpaceLink光传送方案
传送系统
OptiX SpaceLink400-155/1000 OptiX SpaceLink400-155/4000 OptiX SpaceLink400-622/1000 OptiX SpaceLink400-GE/1000
通信链路边际极限
+15 31.6 10
发送器输出
+7 dBm
4 dB
+10 +5 0 -5
固定系统损耗
+3 dBm
1
总 TX/RX 动态范围
系统边际
Tx 电平 减去 固定系统损耗 减去 最低Rx电平
-10
0.1
接收器过载 （饱和）
-11 dBm
-15
-20 -25 -30 1x10-3 0.01
48 dB