无线激光通信调制方式性能分析

无线激光通信技术应用分析

无线激光通信技术应用分析蔡凤福【摘要】无线激光通信(Wireless Optical Communication)又称自由空间光通信或大气激光通信,是近年来出现的通信热点,它是以大气或者自由空间为媒介,让载波激光在大气中传输有效信息的一种新型的通信技术.无线激光通信有无线电通信的便利性,同时也继承了光纤通信的绝大部分优点,尤其是大通信容量的特点.它凭借着传输速率高、方便灵活、保密性好、抗于扰性强等特点脱颖而出,在民用和军用上得到了广泛的应用,成为一种极具竞争力的新兴的通信技术.文章主要介绍无线激光通信的基本工作原理,分析了无线激光通信关键技术技术,以及国内无线激光通信应用的现状,供大家参考.【期刊名称】《中国新技术新产品》【年(卷),期】2010(000)012【总页数】1页(P29)【关键词】FSO;激光;无线;宽带接入【作者】蔡凤福【作者单位】广东公诚通信建设监理有限公司,广东,广州,510610【正文语种】中文1 无线激光通信的基本原理无线激光通信不是用光纤作为传输媒介，而是以大气为媒质，通过激光或光脉冲在太赫兹(THz)光谱范围内传送信息的通信系统；其传送终端在原理上与光纤传送终端十分相似，但由于用在接入系统，因而组成更为简单。

激光具有普通光的一切特性，即折射、反射、透射、衍射和干涉等，但它比普通光具有更优良的特性，即单色性(激光光波都具有相同的频率)好，强度高，相干性与方向性好，因此激光束的发散角度小，能量集中在很小的范围内，接收器可获得比微波高几个数量级的功率密度。

无线激光通信本质上也是一种无线电通信，但它与一般无线电通信相比又有区别。

在无线激光通信系统中多了两个转换过程，即在发送端进行电一光的转换，在接收端进行光一电的转换。

一个光传输系统，所用的基本技术，也就是光电的转换。

在点对点传输的情况下，每一端都设有光发射机和光接收机，具有全双工的通信能力。

通常把待发送的信息源(语言、文字、数据、图像等)，通过信号转换设备(话筒、摄像机等)转换成模拟或数字电信号，然后把这些信号输入光调制器，调制到一个由激光器产生的激光束(激光载波)上，并控制这个载波的某个参数(振幅等)，使它按电信号的规律变化。

光纤通信中的信号调制和调制技术

光纤通信中的信号调制和调制技术随着信息时代的来临，通信技术得到了极大的发展，无线通信、光纤通信、卫星通信等各种通信技术日益成熟，其中光纤通信技术是现在最为先进的通信技术。

而在光纤通信中，信号调制和调制技术起到了至关重要的作用。

一、光纤通信中的信号调制在光纤通信中，信号调制是将传输的信息信号转化为可被光纤传输的光信号的过程。

信号调制的目的是为了将信息信号的能量集中在较低频率的带宽内，使其易于传输。

根据调制方式的不同，信号调制可以分为多种类型，下面介绍其中的几种。

（一）直接调制直接调制又称直接调幅，是一种较为简单的调制方式。

当需要传输的信息信号为模拟信号时，可以采用此种调制方式。

直接调制的原理是利用信息信号的幅度来影响激光器的能量输出，使激光的输出光强随着信息信号不断变化。

（二）间接调制间接调制是一种基于调频原理的调制方式。

在间接调制中，需要先将信息信号进行频率的变化处理，再通过调制器将这个变化的信号和激光光源产生的信号组合起来形成调制后的光信号。

（三）频率调制频率调制是一种利用载波频率来表示信息信号的调制方式。

这种调制方式可以将信息信号的幅度和频率在一定程度上综合起来，产生调制后的光信号。

频率调制常用于数字信号的传输中，它能够将大量的数字信息编码成频率变化的波形，便于光纤传输和解调。

（四）相位调制相位调制是一种利用信息信号的相位来调制光信号的调制方式。

这种调制方式可以在保持基频不变的情况下，改变光信号的相位，从而传输信息。

相位调制通常用于数字信号的传输，它利用相位变化编码数字信号，能够实现高速传输和宽带通信。

二、信号调制技术除了信号调制本身，信号调制技术也是光纤通信中不可或缺的一部分。

信号调制技术主要是通过改变信号在不同频率下的幅度、相位或频率来调制光信号，实现信号在光纤中的传输。

（一）PSK调制PSK调制是一种利用相位差来表示数字信号的调制方式。

在PSK调制中，有多种不同的调制方式，包括BPSK、QPSK、8PSK 等等。

无线激光通信技术及相关问题探讨

并对一些相关问题，如光信号调制技术、ＰＡＴ系统技术、大气影响等作了讨论，最后给出了结
论。
关键词：无线激光通信；Ｐ；冲位置调制；ＡＴ脉大气影响中图分类号：Ｐ９文献标志码：Ｔ３１，Ａ
０引言
无线激光通信（ｉｌｓｃｏｍｎａｏ）又称为大气激光通信（ｒｐｃＬｅＣｎｎｆａｏ）是一种新兴的ＷｒｅａＣｍｕｉｔｎ，ｅｓ０ｌｃｉＦｅａａｒｏｍｅｉ，ｅＳｅｓ￣ｉｔｎ通信方式。它以大气为媒介，用激光或者光脉冲传输分组数据，其传输速度类似予光纤传输，又不需要无线电频率使用许可，元需在频谱资源方面做很大的初始投资，另外具有无须线路铺设、移动性强、通信容量大、光束方向性好、保密性高
的特点，是一种具有广泛应用前景的通信技术［。本文对无线激光通信技术的特点和应用进行介绍，并就相关问题进行
研究。
１无线激光通信技术系统组成
无线激光通信是一种点对点的定向通信技术，主要包括发射系统和接收系统两部分ｎ２，、其原理如图１Ｊ所示。
发射过程的逆过程。光学接收天线接收到经过信号调制的激光信号，送到光检测器，变换为电信号，过信号处理经
收稿日期：ｏ８ｌ２２ｏ一Ｏ —ｌ
第～作者简介：张洪宪（９５，，江温岭人，州职业技术学院信息电子系副教授，学硕士，１６一）男浙杭理主要研究方向为量子
维普资讯
第ｌ７卷第３期
２００８年５月

无线激光通信中的光调制技术

移动通信方面的教学与科研工作。
将信息加载于激光的过程就是调制。高效、可靠和抗干扰性能强的的调制技术是高传输率、低误码率通信的保证，对提高系统性能发挥着很重要的作用，通信技术研
张长森（９１９６）男，副教授，研究生导师，长期从事矿井监控和，
关注，在２００１年被评为世界十大通信技术热点之一 … 。无线激光通信系统中，信息要在大气中传播，就必须解决如何将信息加到激光上去进行传输的问题，这种
究人员竞相以此为无线激光通信中的关键技术而展开了。本文对光调制技术作一个系统的介
绍和分析，对比了其优缺点，对采用不同激光光源的不同系统选用合适的调制方式时有一定参考价值。目前，实现激光调制的方法．根据调制器与激光器的关系可以分为内调制（接调制）外调制两种。直和
二、内调制及其应用前景
内调制是信号对光源本身直接调制，以调制信号改变激光器的振荡参数，通过偏置电流的变化或改变激光管的腔长等，从而改变激光器输出特性以实现调制，加载信号是在激光振荡过程中进气衰减后变得很微弱的情况下，这种调制方式无法保证通信的可靠性与全天候，且通信速率很难提高，不能很好的发挥光通信的频宽优势。

无线激光通信调制方式性能分析

无线激光通信调制方式性能分析摘要:本文详细地分析了五种典型无线激光通信调制方式:OOK、PPM、DPPM、DPIM和DH-PIM,并结合无线激光信道特点,对各种调制方式的平均发射功率、带宽需求和误时隙率进行了分析比较。

结果表明:DPPM、DPIM和DH-PIM更具有优势,更适合于未来无线激光通信系统。

关键词:无线激光通信调制方式发射功率带宽误时隙率无线激光通信作为一种新型通信技术,可实现宽带传输,组网机动灵活,无需频率申请,且抗电磁干扰,保密性好,因此具有良好的应用前景。

适用于强度调制/直接检测无线激光通信系统的调制方式主要包括:开关键控调制(OOK)、各类脉冲位置调制(PPM)和脉冲间隔调制(DPIM)等。

本文在分析OOK、PPM、DPPM、DPIM和DH-PIM调制结构的基础上,对这几种调制方式的性能进行了分析比较。

通过分析可知PPM类调制方式与其它调制方式相比,它可以用较低的占空比实现高能量利用率,并可提高信道的抗干扰能力,是最适合作为未来无线激光通信的调制方式。

1 调制结构分析1.1 开关键控调制(OOK)在OOK调制方式中,对二进制信息比特进行逐比特的调制。

通过激光器的开断来生光脉冲,当所要发送的信息为“1”时,激光器在对应时隙内发送一个光脉冲;当所要发送的信息为“0”时,激光器完全关闭,在对应的时隙内不发送光脉冲,利用光信号的通断实现信息传输。

1.2 脉冲位置调制(PPM)单脉冲位置调制(L-PPM),是将一个二进制的M位数据组映射为由L=2M个时隙组成的时间段上的某一个时隙处的单个脉冲信号,其符号间隔为:T=log2L/Rb,被分为L个时隙。

如p数字脉冲间隔调制(DPIM)与PPM类似,也是一种脉冲位置调制方式。

但是DPIM调制每个符号所包含的时隙数不是固定的:分为无保护时隙和有保护时隙两种。

有保护时隙的DPIM调制方式通常采用一个保护时隙,这样可以有效地减少码间串扰的影响,该调制方式的符号Sk(k是符号所表示的十进制数)的时隙个数为k+2,脉冲在每个符号的起始时隙上,后加一个保护空时隙,再加上k个空时隙来表示信息。

大气无线激光通信心疼

无线激光通信概念图光学接收机
激光器
调制器
发射机光学天线
接收机光学天线
调制器激励器光信号
无线电接收机
编码器已还原信号信息信息信号
解码器
因此ATP是光通信成功的关键所在。使之始终保证双方处于对准状态。光天线在接收到光信号之后，经过光学分束，信标光的一部分至粗对准探测器，输出信号由粗对准控制，驱动粗对准机完成粗对准，信标光的另一部分经精对准机构，分光片至精对准探测器，由精对准控制器控制精对准机构王城双方的精确对准和跟踪，信号有信号探测器检测。在发送端和接收端各有一个光收发信机，将需要传送的信息调制到激光信号上，通过大气信道传输到接收端。由于大气对光信号具有衰减效应，大气湍流还会引起光斑的漂移，因此在收发端机用自动跟踪瞄准系统来修正大气湍流残剩的光斑漂移，但是由于大气中存在多种随机现象，接收机检测到的关心好会有强度的起伏和光斑中心的随机抖动。而对于短距离激光通信我们也可以采用望远镜, 2.光发射机主要包括激光器，调制解调器，核心是激光器。激光器需要两只，一只是信标激光器，一只是信号激光器。信标激光器用作ATP系统，信号激光器具有良好的光束质量和频率响应。激光器的波长应该选择比较成熟的技术，具有良好的可靠性。 3.接收机主要包括光探测，低噪声前置放大和信号处理电路。光探测器的主要功能是（1）探测对方发过来的信标光，确定信标光的位置，计算位置误差信号，驱动ATP单元，校正接收天线的方向和完成天线的粗对准。（2）在粗对准完成之后，利用信号光在四象限探测器上的位置，由ATP系统完成双方天线的精对准和跟踪。（3）探测双方发过来的光信号，解调出有用的信息 4.信号源的信号可以是语音，图像和数据以及视频，经过编码后，调制为双方约定的格式，有天线发射出去，编码可以采用开关键控，相位调制编码ppm等 5.通信信道大气中的各种自然现象会对光信号的传输照成影响，但他们会对不同波长的光照成的影响不一样，所以选择合适的波长的光来保证光信号传输足够远的距离。这里窗口就是在介子中合适某段激光传送的波段。

COOFDM 传输系统调制方式分析2

COOFDM 传输系统调制方式分析(2)CO-OFDM 传输系统调制方式分析在多模光纤、POF 或光无线系统中，接收端有多种光模式，OFDM 信号必须用光强表示（用光强表示时系统是线性的）。

也就是说调制信号必须是正极实值信号，然而基带OFDM信号是双极性的。

因此，如何产生单路的OFDM 实值信号成为研究重点，目前有两种解决方案，即直流偏置光OFDM（DCO-OFDM）和非对称限幅OFDM （ACO-OFDM）。

DCO-OFDM 系统就是将OFDM 信号的时域波形加一个直流偏置电压，使双极性的信号波形向上平移，变为单极性的。

但是，由于参加直流偏置电压，不仅会导致峰均比（PARR）过高，降低系统性能，还降低了光功率利用率。

ACO-OFDM 系统是将OFDM 的负值信号削掉，只保存正值信号，这样会导致严重的子载波干扰（ICI），但是如果只保存奇数频段信号，子载波干扰只落在偶数频段，这样就不用外加直流偏置电压，不仅提高了光功率利用率，还能有效改善ICI。

1.2 光场调制—单模系统根据单模光纤系统特性，只能采用光场调制，不能采用光强调制，根据接收器的接收方式，O-OFDM 大致上可以分为两类：相干光OFDM（CO-OFDM 和直接探测OFDM（DD-OFDM）。

相干光 OFDM （CO-OFDM）：这种形式的OFDM 信号和无线通信中的在OFDM 一样，不过光载波替代RF 载波。

由于涉及到相干探测，对发送和接收端的本振激光器要求很高。

如果射频 OFDM 信号经过光调制器调制到光波上，光波中包含光载波和射频信号，在接收端，可以直接利用光电探测器进行探测，光电流中包含射频的OFDM 信号，经过滤波即可提取出所需的射频OFDM 信号。

由于CO-OFDM 信号的解调需要本振光源，并且对发射器和接收器的光源带宽要求很高（<100MHz），因此实现本钱很高。

CO-OFDM 中仍然存在本证信号的频率、跟踪，以及相位的估计校正问题。

基于PPM和RS码的无线光通信系统性能分析

ｒａｔｉｏｐｅｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｉｔｆｏｒｔｈｅｕｎｃｏｄｅｄａｎｄｃｏｄｅｄｓｙｓｔｅｍｓｉｓｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｃｏｄｉｎｇｄｏｓｅｎｏｔｎｅｃｅｓｓａｒｉｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆ
进入９０年代后，随着大功率半导体激光器器件的研制成功、激光技术、光电探测等关键技术和日益完善与成熟，以及空间通信需求的日益增加，无线光通信重新唤起了人们的热情，在探索大容量、高数码通信的研究中自由空间光通信技术悄然复苏并逐渐走向实用化【３】。１９８８年，巴西ＡＶＩＢＲＡＳ宇航公司研制出一种便携式半导体自由空间光通信系统，其外形如一架双筒望远镜，在上面安装了激光二极管和麦克风，将一端对准另一端即可通信，通信距离１ｋｍ，如果将光学天线固定下来，通信距离可达１５ｋｍ。１９８９年美国ＦＡＲＡＮＴＩ仪器公司研制出一种短距
ＰＰＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
Ｃｈａｎｎｅｌｃｏｄｉｎｇ
ｌ玛ｃｏｄｅ
西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明
秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
ｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｐａｃｋｅｔｅｒｒｏｒｒａｔｅ．ＳｏｔｈｅＰＰＭｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｉｓｍｏｒｅｐｒｏｐｉｔｉｏｕｓｔｏｔｈｅＦＳＯｓｙｓｔｅｍｓ．

无线光通信OOK、PPM、DPPM性能分析研究

无线光通信中PPM和DPPM调制方式的研究作者：常新栋Chang Xindong（电子工程学院，光电子技术系，电子科学与技术，1101班）指导老师：谢东华Xie Donghua(电子工程学院，光电子技术系，讲师）摘要：随着信息化社会的到来，通信技术也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。

但是从光纤骨干网到用户之间的"最后一英里"，如果铺设光缆，不仅花费大而且耗时；许多无线通信技术可以解决"最后一英里"的问题。

在无线光通信技术中，为了保证链路的可靠稳定，必须要有很好的链路功率预算。

无线光通信普遍采用强度调制/直接检测（IM/DD）系统，其主要调制方式有开关键控（OOK），脉冲位置调制（PPM），差分脉冲位置调制(DPPM)，数字脉冲间隔调制（DPIM）和双头脉冲间隔调制（DH-PIM）等。

本文主要分析开关键控（OOK），脉冲位置调制（PPM），差分脉冲位置调制(DPPM)等调制方式的符号结构，发射功率，带宽需求和误时隙率。

关键词：无线光通信；开关键控调制（OOK）；脉冲位置调制（PPM）；差分脉冲位置调制（DPPM）；符号结构；发射功率；带宽需求；误时隙率Research on wireless optical communication Pulse Position Modulation andDifferential pulse position modulationAbstract:With the advent of information society, communication technology has also been rapid development. In the past few years, people have become increasingly demanding high transmission rate, using high-speed data transfer rate of the number of users increase every year, optical fiber communication because it can transmit high-speed data, a wide-area communications network backbone network, Now in wide-area communications networks for more than 80% of the information is transmitted through optical fibers. But from the optical fiber backbone network to the users ‘last mile’. If the laying of fiber optic cable, not only costly and time consuming and many wireless communication technology can solve the ‘last mile’problem．In the wireless optical communication technology, in order to ensure the stable and reliablelink, must have the good link power budget. Wireless optical communication is widely used in intensity modulation / direct detection (IM/DD) system, the main modulation with on off keying (OOK), pulse position modulation (PPM),differential pulse position modulation (DPPM), digital pulse interval modulation (DPIM) and dual header pulse interval modulation (DH-PIM). This paper mainly analyzes the on-off keying (OOK), pulse position modulation (PPM), differential pulse position modulation (DPPM) modulation symbol structure, transmission power, bandwidth requirement and slot error rate.Keywords: Wireless optical communication; on-off keying modulation (OOK); pulse position modulation(PPM); differential pulse position modulation (DPPM); symbols; power; bandwidth; the slot error rate1.简介无线光通信作为一种新型的通信技术,同时具有光纤通信和移动通信的优势，可实现宽带传输，组网机动灵活，无需频率申请，并且抗电磁干扰，保密性好，因此近年来对无线光通信的研究受到了广泛的重视。

无线激光通信系统中的编码理论

无线激光通信系统中的编码理论一、概述编码是无线激光通信系统的基础工具，其主要作用是实现发射端发出的信号在接收端能够正确地被解码出来。

在有限的总带宽下，容纳的信息量也受到限制，进而限制数据通信过程的效率。

因此，合理有效地使用编码技术，能够提高传输速率、减少误码率、提高传输质量，实现无线激光通信系统的正确传输。

二、编码理论（1）调制方式调制方式又称信号调制，是指将信息、数据或控制信号编码到传播介质中，以达到点对点传输信号的目的。

调制是将非数字信号（例如声音）转换为数字信号的过程。

常见的调制方式有：调幅调制（AM）、调频调制（FM）、数字调制（DM）和脉冲调制（PM）等。

AM调制是使用调制电路改变基础载波电平，以传输语音或数据信号的调制方式；FM 调制是使用调制电路改变载波的频率，以传输语音、图像或数据信号的调制方式；PM调制是使用调制电路改变载波的相位，以传输语音、图像或数据信号的调制方式；DM调制是使用调制电路改变数字信号的传输方式。

（2）编码规则编码规则是指将不同的二进制序列表示不同的信号。

一般来说，在计算机领域中，常见的编码规则是ASCII码、汉字编码和Unicode码等。

ASCII码是现代计算机最常用的编码规则，它将128个定长7位二进制序列编码到256个字符，使得多个计算机可以正确的交换、传输和显示数据。

汉字编码是一种应用于处理汉字文本的编码系统，以表示汉字的不同种类和读法。

它是一种多字节、多字符编码，它使得汉字能够在国际互联网上传输。

Unicode码由英文字母组成，每一个Unicode码代表一个字符，以及可能会有重复的Unicode码组成，它有很好的可移植性，可以跨平台使用。

三、总结编码是无线激光通信领域中重要的基础技术，其主要目的是将信号进行编码，以改善传输的效率和质量。

主要的编码方法有调制方式和编码规则，其中最常用的编码规则是ASCII码、汉字编码和Unicode码等。

熟练运用编码理论，可以使无线激光通信系统更安全、可靠地传输信号，实现更高的传输质量。

激光无线通信光发射与接收电路的设计

激光无线通信光发射与接收电路的设计一、激光无线通信的基本原理二、光发射电路的设计1. 激光器驱动电路设计2. 激光器保护电路设计3. 激光调制电路设计三、光接收电路的设计1. 光探测器选择与特性分析2. 前置放大电路设计3. 高频放大电路设计4. 信号解调电路设计一、激光无线通信的基本原理激光无线通信是利用激光作为信息传输的载体，通过空气中的传播实现数据传输。

其基本原理是利用激光器产生高功率狭窄束的激光，将信息转换为脉冲宽度调制（PWM）或强度调制（IM）信号，通过发射机向空气中发送，接收机则通过探测器将接收到的信号转换为电信号进行解码。

二、光发射电路的设计1. 激光器驱动电路设计激光器驱动电路是将直流或交流信号转换为足够高频率和幅度的脉冲，以使得激光器能够正常工作。

其主要组成部分包括信号发生器、放大器和脉冲调制器。

2. 激光器保护电路设计激光器保护电路用于保护激光器免受过电流、过压、过温等因素的损害。

其主要包括过流保护电路、过压保护电路和温度控制电路等。

3. 激光调制电路设计激光调制电路是将输入信号转换为PWM或IM信号，以控制激光的强度或频率。

其主要包括放大器、滤波器和脉冲调制器等。

三、光接收电路的设计1. 光探测器选择与特性分析光探测器是将接收到的激光信号转换为电信号的关键部件。

常用的有PIN型探测器、APD型探测器和PSD型探测器等。

在选择时需要考虑其响应速度、灵敏度和带宽等特性。

2. 前置放大电路设计前置放大电路用于放大从光探测器输出的微弱信号，并消除噪声干扰。

其主要包括低噪声放大器和滤波器等。

3. 高频放大电路设计高频放大电路用于进一步放大信号，并将其转换为可处理的中频或基带信号。

其主要包括中频放大器和混频器等。

4. 信号解调电路设计信号解调电路用于将接收到的PWM或IM信号转换为原始数据。

其主要包括解调器和滤波器等。

总之，在激光无线通信系统中，光发射电路和光接收电路都是至关重要的组成部分，其设计需要考虑多种因素，如功率、带宽、灵敏度、噪声等，以确保系统的稳定性和可靠性。

空间激光通信技术

06
空间激光通信的最新研究动态
国际研究进展
高速数据传输
在空间激光通信技术领域，国际上正在研究如何实现更高的数据传输速率。通过采用更先进的光源、光调制技术和信号处理算法，研究人员正在努力突破现有技术的传输速率限制。
抗干扰与保密性
空间激光通信易受到大气干扰和恶意攻击的影响，因此国际上正在研究如何提高通信的抗干扰能力和保密性。这涉及到对信号处理算法、加密技术和物理层安全机制的研究。
02
竞争激烈
随着通信技术的不断发展，空间激光通信面临着来自其他通信技术的竞
争。例如，卫星通信、微波通信等传统通信方式在市场上占据主导地位。
03
法规限制
空间激光通信涉及到空间法律和法规的限制，例如卫星发射、光束安全
等方面的规定。这可能对技术的推广和应用造成一定的限制。
发展前景
高速数据传输
随着人们对高速数据传输的需求不断增加，空间激光通信有望成为未来卫星通信的主流技术之一。
03
空间激光通信的关键技术
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
高功率、高亮度激光技术
总结词
高功率、高亮度激光技术是空间激光通信的核心，它能够提供足够的能量在长距离上传输数据。
详细描述
为了实现远距离的激光通信，需要激光具有较高的功率和亮度。高功率的激光可以保证信号在长距离传输中保持足够的能量，而高亮度的激光则有助于提高信号的信噪比，使信号在传输过程中能够更好地抵抗背景噪声的干扰。
光束质量改善技术
总结词
光束质量改善技术是提高空间激光通信性能的关键，它能够减小光束的发散角，降低背景噪声的影响。
详细描述
由于激光在传输过程中会因为大气扰动等因素产生光束质量恶化，因此需要采用光束质量改善技术来减小光束的发散角，提高光束的聚焦能力。这样不仅可以减小传输损耗，还能降低背景噪声的影响，提高信号的接收灵敏度。

无线光通信中几种调制方式的性能比较

科技资讯2015 NO.35SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION信息技术77科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 在无线光通信系统中,光信号在大气信道中传播会受到各种噪声的影响从而导致信息的丢失或传输错误,为减小这种影响,调制解调是一项关键技术。

应用在大气激光通信中的调制方式有多种,该文从符号结构、带宽需求和误时隙率等方面对OOK、PPM、DHPIM以及DPPIM这几种调制方式进行了详细分析,并进行了综合比较。

1 各调制方式的符号结构分析1.1 开关键控开关键控(On-Off Keying,OOK)是最简单的调制方式,利用光脉冲的有无来传递信息,在一个比特时隙内有光脉冲表示传输信息“1”,无光脉冲表示传输信息“0”。

1.2 脉冲位置调制脉冲位置调制(Pulse Position Modulation,PPM)是将一组n位二进制数据映射为2n 个时隙组成的时间段上的某一个时隙处的单个脉冲信号。

脉冲在时隙中的位置即是二进制数据对应的十进制数。

1.3 双头脉冲间隔调制双头脉冲间隔调制(Dual-Header Pulse Interval Modulation,DHPIM)[1],每个符号由头部时隙与后续的空时隙组成。

头部时隙固定长度为 ()1α+个时隙(α为正整数),分两种情况: /2α个时隙和 ()/21α+个时隙;α个时隙和1个时隙。

k 为二进制数据对应的十进制数。

当 12M k -<时,头部时隙组合为前一种情况,后续的空时隙个数为 k ;当 k ≥12M -时,头部时隙组合为后一种情况,后续的空时隙的个数为 ()21Mk --。

1.4 双脉冲间隔调制双脉冲间隔调制(Dual Pulse PIM,DPPIM)利用一个固定的起始脉冲和一个变化的标示脉冲以及起始脉冲和标示脉冲之间的时间间隔来表示传递的信息[2]。

激光通信的原理

激光通信的原理激光通信是一种利用激光束进行信息传输的技术。

其原理是利用激光器产生的高能激光束，通过光纤或自由空间传输信息信号。

激光通信具有传输速率快、抗干扰能力强、安全性高等优点，因此在现代通信领域得到广泛应用。

激光通信的基本原理是利用激光器将电信号转换为光信号，并通过光纤或自由空间传输光信号，接收端再将光信号转换为电信号。

这个过程可以分为三个主要步骤：调制、传输和接收。

首先是调制过程。

调制是将要传输的信息信号转换为激光器能够发出的光信号。

常见的调制方式有幅度调制、频率调制和相位调制。

幅度调制是通过改变激光的光强来表示信息；频率调制是通过改变激光的频率来表示信息；相位调制是通过改变激光的相位来表示信息。

调制后的光信号经过光纤或自由空间传输到接收端。

接下来是传输过程。

在光纤传输中，激光束通过光纤的内壁反射，沿着光纤的轴向传播。

光纤的核心是由折射率较高的材料组成，可以使光信号在光纤中传输的距离较长。

传输过程中，光信号会受到损耗和色散的影响，因此需要适当的调节和控制，以确保信号的质量和传输距离。

最后是接收过程。

接收端通过光电探测器将传输过来的光信号转换为电信号。

光电探测器将光信号转换为电流信号，然后经过放大和滤波等处理，最终得到与原始信号相似的电信号。

接收到的电信号可以进一步处理和解码，以获得传输的信息。

激光通信的优点之一是传输速率快。

激光的高频率特性和窄束特性使其能够传输大量的信息，并且传输速率可以达到几百兆比特每秒甚至更高。

这使得激光通信在高速数据传输和宽带通信方面具有很大的优势。

激光通信还具有抗干扰能力强的特点。

激光通信主要在红外波段进行传输，而这个波段很少受到电磁干扰的影响。

相比之下，无线通信在传输过程中容易受到电磁波的干扰，导致信号质量下降。

因此，激光通信在一些特殊环境下，如高电磁干扰环境或军事应用中，具有更好的稳定性和可靠性。

激光通信还具有较高的安全性。

激光束的窄束特性使其很难被窃听和干扰。

激光技术在通信中的应用

激光技术在通信中的应用激光技术是一种利用激光器产生的激光束进行通信的方法，随着科技的不断进步，激光技术已经在通信领域得到了广泛的应用。

本文将从激光通信的原理和性能、激光通信的应用场景以及未来发展方向三个方面来论述激光技术在通信中的应用。

一、激光通信的原理和性能1.激光通信的原理激光通信是利用激光的高方向性、窄带宽以及高功率等特性进行信息传输的一种通信方式。

激光通过调制技术，将信息转化为激光脉冲信号，并通过激光器发射出去。

接收端使用激光接收器接收到激光信号，再通过解调技术将激光信号还原为原始信息。

2.激光通信的性能激光通信具有很多优势，首先是其传输速率远远高于传统的电磁波通信。

由于激光的高频率和高功率特性，使得激光通信在数据传输方面具有更高的带宽和更大的传输距离。

其次，激光通信对通信信道的要求较低，不受电磁波干扰的影响，适用于各种复杂的通信环境。

此外，激光通信还具有高安全性和低功耗的特点，能够提高系统的可靠性和节能性。

二、激光通信的应用场景1.空间通信激光通信在空间通信领域具有广阔的应用前景。

目前，激光通信已经被用于地球与卫星、卫星与卫星之间的通信，可以实现高速、高带宽的数据传输。

激光通信不受大气层的影响，能够在大气中长时间稳定传输，对于现有的无线通信模式来说，激光通信具有更好的通信质量和更大的通信距离。

2.军事通信激光通信技术在军事通信中具有重大意义。

相比传统无线通信方式，激光通信具有更高的信息传输速率和更低的延迟，适用于高速机动战争环境下的通信需求。

此外，激光通信可以实现抗干扰和隐蔽传输，提高通信系统的安全性。

3.移动通信激光通信技术也可以应用于移动通信领域。

激光通信具有高速、高带宽的特点，可以满足日益增长的移动通信需求。

将激光通信与移动通信网络结合，可以提高数据传输速率和网络容量，为用户提供更好的通信体验。

三、激光通信的未来发展方向未来，激光通信技术将持续发展，并应用于更多的领域。

首先，激光通信技术在卫星通信中的应用将更加广泛，使得卫星通信能够更快、更稳定地传输海量数据。

无线光通信OOK、PPM、DPPM性能分析研究【精选】

无线光通信中PPM和DPPM调制方式的研究作者：常新栋Chang Xindong（电子工程学院，光电子技术系，电子科学与技术，1101班）指导老师：谢东华Xie Donghua(电子工程学院，光电子技术系，讲师）摘要：随着信息化社会的到来，通信技术也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。

但是从光纤骨干网到用户之间的"最后一英里"，如果铺设光缆，不仅花费大而且耗时；许多无线通信技术可以解决"最后一英里"的问题。

在无线光通信技术中，为了保证链路的可靠稳定，必须要有很好的链路功率预算。

无线光通信普遍采用强度调制/直接检测（IM/DD）系统，其主要调制方式有开关键控（OOK），脉冲位置调制（PPM），差分脉冲位置调制(DPPM)，数字脉冲间隔调制（DPIM）和双头脉冲间隔调制（DH-PIM）等。

本文主要分析开关键控（OOK），脉冲位置调制（PPM），差分脉冲位置调制(DPPM)等调制方式的符号结构，发射功率，带宽需求和误时隙率。

关键词：无线光通信；开关键控调制（OOK）；脉冲位置调制（PPM）；差分脉冲位置调制（DPPM）；符号结构；发射功率；带宽需求；误时隙率Research on wireless optical communication Pulse Position Modulation andDifferential pulse position modulationAbstract:With the advent of information society, communication technology has also been rapid development. In the past few years, people have become increasingly demanding high transmission rate, using high-speed data transfer rate of the number of users increase every year, optical fiber communication because it can transmit high-speed data, a wide-area communications network backbone network, Now in wide-area communications networks for more than 80% of the information is transmitted through optical fibers. But from the optical fiber backbone network to the users ‘last mile’. If the laying of fiber optic cable, not only costly and time consuming and many wireless communication technology can solve the ‘last mile’problem．In the wireless optical communication technology, in order to ensure the stable and reliablelink, must have the good link power budget. Wireless optical communication is widely used in intensity modulation / direct detection (IM/DD) system, the main modulation with on off keying (OOK), pulse position modulation (PPM),differential pulse position modulation (DPPM), digital pulse interval modulation (DPIM) and dual header pulse interval modulation (DH-PIM). This paper mainly analyzes the on-off keying (OOK), pulse position modulation (PPM), differential pulse position modulation (DPPM) modulation symbol structure, transmission power, bandwidth requirement and slot error rate.Keywords: Wireless optical communication; on-off keying modulation (OOK); pulse position modulation(PPM); differential pulse position modulation (DPPM); symbols; power; bandwidth; the slot error rate1.简介无线光通信作为一种新型的通信技术,同时具有光纤通信和移动通信的优势，可实现宽带传输，组网机动灵活，无需频率申请，并且抗电磁干扰，保密性好，因此近年来对无线光通信的研究受到了广泛的重视。

激光原理第四章激光器调制

直接调制的方法
电流调制
通过改变注入激光器的电流大小来改变激光器的输出功率和波长。
电压调制
通过改变激光器的电压大小来改变激光器的输出功率和波长。
温度调制
通过改变激光器的温度来改变激光器的输出功率和波长。
直接调制的优点与缺点
优点
直接调制具有简单、快速、易于实现等优点，适用于高速、高精度、低噪声的调制需求。
激光原理第四章激光器调制
目录
• 激光器调制原理 • 激光器的直接调制 • 激光器的外部调制 • 激光器的调制应用
01
激光器调制原理
调制方式的分类
01
02
03
直接调制
直接通过控制电流或电压来改变激光器的输出光功率。
外部调制
使用外部光器件（如电光晶体、声光器件等）来改变激光器的输出光特性。
缺点
需要额外的调制器，增加了系统的复杂性和成本，同时调制过程中可能会引入额外的噪声和损耗。
04
激光器的调制应是光纤通信中的关键技术，通过调制激光器的光强和频率，实现高速、大容量、低损耗的通信传输。
无线光通信
无线光通信利用激光束作为载波，实现点对点或点对多点之间的信息传输，具有高速、抗干扰、安全可靠等优点。
常见的外部调制器
电光调制器
利用电场作用改变晶体折射率，实现对激光的幅度调制。
声光调制器
利用超声波在介质中的传播，改变介质的折射率，实现对激光的幅度调制。
磁光调制器
利用磁场作用改变介质磁化强度，实现对激光的幅度调制。
外部调制的优点与缺点
优点
可以实现高速、大范围的调制，调制信号失真小，易于实现多路调制。
腔内调制
在激光器腔内放置调制元件，通过改变腔内光的特性来实现调制。

激光通信技术的抗干扰性能研究

激光通信技术的抗干扰性能研究激光通信技术，这玩意儿可真是个神奇的存在！特别是它那抗干扰的性能，值得咱们好好琢磨琢磨。

话说我之前参加过一个科技展会，在那展会上就有关于激光通信技术的展示。

我记得特别清楚，当时现场人来人往，声音嘈杂得很。

但在那个激光通信技术的展区，却呈现出一种与众不同的宁静和稳定。

工作人员正在演示激光通信的过程，旁边的各种干扰设备不停地制造着麻烦，有强烈的灯光闪烁，有巨大的噪音，甚至还有电磁波的干扰。

可神奇的是，那激光通信的信号传输依然稳稳当当，丝毫不受影响。

咱先来说说激光通信技术为啥能有这么厉害的抗干扰性能。

这得从它的原理说起。

激光通信是利用激光作为信息的载体，通过调制激光的幅度、频率、相位等参数来传递信息。

激光本身具有高度的方向性和单色性，这就好比是一支笔直且精准的箭，能够直冲着目标飞去，不容易被外界的风吹草动所影响。

而且啊，激光通信的频率非常高。

这就像是在一条繁忙的道路上，如果你的车速度超快，别的车想要干扰你可就难了。

高频的激光信号在传输过程中，对于那些常见的低频干扰，就像大人看待小孩子的小打小闹一样，根本不放在眼里。

再说说它在实际应用中的表现。

在军事领域，那可是大显身手。

想象一下战场上，各种电子干扰设备横行，要是通信被干扰了，那可不得了。

但激光通信就不怕，它能够保证机密信息的稳定传输，让指挥系统稳稳当当，不受敌人干扰的影响。

在太空探索中，激光通信也是一把好手。

太空环境复杂得很，各种宇宙射线、太阳风啥的，都是干扰源。

但激光通信凭借着自身强大的抗干扰性能，能够让地球上的我们和遥远的航天器保持畅通无阻的联系。

还有在城市的通信网络中，激光通信也能发挥作用。

随着 5G 甚至未来 6G 时代的到来，通信的需求越来越高。

传统的通信方式在面对越来越多的用户和复杂的环境时，可能会有点力不从心。

但激光通信就不一样了，它能够在高楼大厦之间穿梭，不受其他无线信号的干扰，为我们提供更快更稳定的网络。

不过呢，激光通信技术也不是完美无缺的。

无线激光通信

摘要近年来，随着“最后一公里”对高带宽、低成本接入技术的迫切需求，FSO在视距传输、宽带接入中有了新的发展机遇，同时由于光通信器件制造技术的飞速发展，无线光通信设备的制造成本大幅下降，FSO得到越来越多的应用。

虽然目前FSO的使用无需通过政府的频率许可（目前无线电频率划分至300GHz，而光波远远超过该频率），但对于无线电管理部门来说，了解这种全新的通信技术的特征和发展趋势是大有裨益的。

利用激光在自由空间传输方式实现建筑物间的无线通信,向电信服务商提供比传统光缆传输速度更决、成本更低、安全可靠的高速通讯解决方案,实现企业与光纤基础设施的最后一公里连通。

自由空间光传输(FSO)主要在第一层(物理层)工作,可适应任何协议(SONET、SONET/SDH、ATM、FDDI、以太网、快速以太网)。

该技术不依赖于通讯协议,历经实际应用的检验,由客户自行安装使用。

技术指标：带宽20M-100MHz;工作距离1000m;可靠性99.999％;灵敏度-40dBm;最大功耗20w。

关键字：无线激光通信、最后一公里、FSOAbstractIn recent years, with the \"last mile\" of high bandwidth and low cost and the urgent need of access technology, FSO stadia in transmission, broadband access in the new development opportunity, at the same time as optical components manufacturing technology rapid development, the wireless communication equipment manufacturing cost significantly lower, and FSO get more and more applications. Although at present the use of FSO not through the frequency of the government permission (currently radio frequency division to 300 GHz, and light waves far more than the frequency), but for radio management department for, understand this new communications technology characteristics and development trend of is helpful.By using laser in free space transmission mode of wireless communication between buildings and telecommunications service providers to than the traditional optical transmission speed, lower cost more never, safe and reliable high-speed communications solutions, the realization enterprise and optical fiber infrastructure last kilometer connected. Free space optical transmission (FSO) mainly in the first layer (the physical layer) work, can adapt to any agreement (SONET, SONET/SDH, ATM and FDDI, Ethernet, fast Ethernet). The technology does not rely on communication protocol, after application of the inspection by the customer to install and use. Technical index: 20 M-100 MHz bandwidth; The working distance of 1000 m; Reliability 99.999%; Sensitivity to 40 dBm; The power consumption of the biggest 20 w.Keyword: Wireless laser communication 、the last kilometer、FS,目录目录 (3)第一章无线激光通信概述 (4)1.1 无线激光通信的概念 (4)1.2 无线激光通信的优缺点 (4)1.2.1 无线激光通信的优势 (4)1.2.2 无线激光通信的缺点 (5)1.3 无线激光通信的应用场合 (5)1.4 采用无线激光技术组网通信时需要考虑一些必要影响因素 (6)1.5 简易无线光通信系统 (7)1.5.1 系统组成 (8)1.5.2简易无线光通信系统基本解决思路 (9)第二章光无线通信网 (10)2.1 光无线通信技术 (10)2.1.1 无线光接入（FSO）技术 (10)2.1.2 光无线通信存在的主要问题及解决方案 (12)2.2 光无线通信网的基本结构 (13)2.3 光无线通信技术的应用 (14)1 无线光通信在局域网连接中的应用 (15)2 无线光通信在城域、边缘网建设中的应用 (16)第三章接入网 (18)3.1 接入网概述 (18)3.1.1 接入网的概念和特点 (18)3.1.2 接入技术综述 (18)3.1.3 xDSL技术 (19)3.2 光接入网 (19)3.3 PON技术 (21)3.3.1 PON技术概述 (21)3.3.2 EPON (21)3.3.3 GPON (21)3.4 HFC技术 (21)3.5 无线接入技术 (22)3.5.1 无线接入技术概述 (22)3.5.2 本地多路分配业务 (23)3.5.3 无线局域网 (23)第四章无线光通信在最后一公里的应用 (24)4.1 接受解调电路的设计 (24)4.2 总结 (26)第一章无线激光通信概述1.1 无线激光通信的概念无线激光通信是指利用激光束作为信道在空间（陆地或外太空）直接进行语音、数据、图像信息双向传送的一种技术，又称为“自由空间激光通信”（Free Space Optical communication FSO）,“无纤激光通信”或“无线激光网络（Wireless Optical Networks.WONs）”。

5、无线光通信中的PPM调制

无线光通信中的PPM 调制汪井源　张正线Ξ关键词:脉冲位置调制,差分脉冲位置调制,传信率,判决解码【摘要】本文对3种脉冲位置调制(PPM )进行了分析,并将它们与OOK 调制作了比较。

对比了它们在无线光通信中应用中的优缺点,并提出了对单脉冲PPM 调制的2种判决方法。

目前的数字光通信系统大多设计为强度调制/直接检测(I M/DD )系统。

应用于强度调制/直接检测光通信系统中的调制方式有很多种,其中最一般的形式是开关键控(OOK )和曼彻斯特编码。

在OOK 系统中,通过在每一比特间隔内使光源脉冲开或关对每个比特进行发送。

这是调制光信号最基本的形式,只需使光源闪烁即可编码。

在曼彻斯特编码中,序列中每一比特由2个开关脉冲组成。

通常,光源由编码脉冲波形进行强度调制,同时直接检测接收机对强度调制后信号进行解码。

为了进一步提高传输通道抗干扰能力,应用于大气信道的光通信系统很多采用了脉冲位置调制(PPM )。

PPM 是一种正交调制方式,相比于OOK 调制方式,它的平均功率降低了,但是同时为此付出的代价是增加了对带宽的需求。

一、单脉冲脉冲位置调制单脉冲脉冲位置调制(L -PPM ),是将一个二进制的n 位数据组映射为由2n 个时隙组成的时间段上的某一个时隙处的单个脉冲信号。

可见,一个L 位的PPM 调制信号传送的信息比特为log L 2。

如果将n 位数据组写成M =(m 1,m 2,Λ,m n ),而将时隙位置记为l ,则单脉冲PPM 调制的映射编码关系可以写成是Φ:l =m 1+2m 2+Λ+2n -1m n∈{0,1,Λ,n -1}(1)例如对于一个4-PPM 调制:若M =(0,0),则l =0;若M =(1,0),则l =1;若M =(0,1),则l =2;若M =(1,1),则l =3;0、1、2、3分别对应时隙位置,如图1所示。

图1　L -PP M 调制脉冲位置示意图·18·3汪井源　解放军理工大学助教　南京　210016　张正线　解放军理工大学副教授　南京　210016 可以看出,(1)式决定的映射Φ是一一映射,满足调制唯一性的要求。