光通信原理PPT课件

Tb 2 0
Tb Tb 2
v 1
比较出 最大值
v
v 2
v1
2
图 曼彻斯特编码系统接收机
解码比特
如图，若v1小于v2，输出判定为“1”，反之输出判定为 “0”。
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按制式分类
多进制IM/DD系统——光学组编码
在多进制幅度键控（MASK）中一个脉冲（存在M种不
同的幅值），可以代表 log 2 M个比特。在光学组编码编码中，
8PPM (NRZ)
Ts
PPM 帧M 个 位 PPM帧
PPM帧（Tf )
M个间隙构成一个PPM帧或长度为Tf秒的字节。因此， 数据字节由脉冲在帧中的位置决定。
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按制式分类
比特
PPM编码器
PPM帧
激光
PPM光场
采用脉冲光学系统，适合于直接检测接收机。 激光器 只需要以帧的速率产生脉冲，工作脉冲重复频率为：
+ 前放
Tb 0
v
解码比特
阈值判别
图 接收机. 和解码器
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按制式分类
二进制IM/DD系统：
曼彻斯特编码：
曼彻斯特码利用一个半占空的对称方波（如01）表示数 据“1”，而其反相波（如10）表示数据“0”。
0
编码激光强度
0
T2 b
T b
1
0
T2 b
T b
.
8
按制式分类
光场 光电探测器 i(t)
+ 前放
使用M个光场（脉冲）代表
lo个g 2比M特。由于b<M,所以相
同的系统带宽的情况下，信息传输速率（比特/s）比OOK降
低。
例如：用8个光场代表3个比特构成的组，8个光场不同 的组合代表不同的3比特的组成： 000、001、010、011、 100、101、110、111。
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按制式分类
PPM——脉冲编码调制是较为流行的一种光学组编码方 式。在PPM系统中，一个光脉冲位于M个相邻时间位置之一 上来代表某一数据组， 如图所示：
无线激光通信系统
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1
1 无线光通信系统分类与制式 2 无线光通信系统组成 3 无线光通信的应用实例
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2
无线激光的优势
❖ 无需授权执照 ❖ 安全保密 ❖ 实施成本相对低廉 ❖ 建网速度快 ❖ 协议的透明性 ❖ 设备尺寸小 ❖ 信息容量大
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3
无线光通信系统分类
按空间信道分类：
GEO H>20000km
光学天线
光通信子系统 中继光学平台
ATP子系统
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无线光通信系统组成
激光通信终端
APT子系统
通信子系统
光学天线
光源及调制与驱动模块
粗瞄模块
发射模块
精瞄模块
光束准直模块
超前瞄准模块
光电探测接收模块
信标光模块
信号处理模块
APT控制器
线路编/解码模块
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19
实际应用
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20
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21
个人观点供参考，欢迎讨论！
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6
按制式分类分类
二进制IM/DD系统：
开关键控（ On Off Keying ——OOK）编码：
在OOK编码中，每一比特时间内光脉冲处于开或关的状 态。每个“1”比特编码为一个光脉冲，而每个“0”比特则以 一个关闭比特(无光场)进行编码。
光场 光电探测器 +
前放
主放
i(t) 阈值判别 解码比特
光场 光电探测器 i(t)
选择最大值 Vi
解码PPM 字节
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按制式分类
相干光通信系统
比特
激光调制器
光场
接收光场
本振 光源
光电 探测器
RF滤波器
射频解码 器
载波追踪
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按制式分类
接收光场
光电 探测器
RF滤波器
射频解码 器
频谱 频谱
频谱
本振 光源
fs
2B
fLF
fL
2B
频率
频率
B 频率
外差检测及信号频谱分布
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按制式分类
在直接检测系统中，只能使用强度调制的方式对光波进行 调制，而在相干光通信系统中，可以具有调幅、调频、调相 等多种调制方式．
相干光通信优点的获得，是以其系统的复杂性为代价的， 它对光源、调制、传输、接收的要求都要比直接检测方式严 格得多。
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无线光通信系统组成
光通信子系统 中继光学平台
ATP子系统
上行链路 下行链路
MEO
1000
～
20000km
自由 空间
宽带数据传输： 数百M～ 10Gbps
LEO H<1000k m
指令传输： 几Mbps
10～15km
～5km
大气层顶 ～20km
地面站
地球
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4
按空间信道分类
空-地无线激光通信系统 星间无线激光通信系统 地面无线激光通信系统
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无线光通信系统分类
接收光场
光电 探测器
基带信号
频谱 频谱
频谱
Байду номын сангаас本振 光源
fL
fs
B 频率
2B
频率
零差检测及信号的频谱分布
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按制式分类
相干光通信最显著的优点就是接收灵敏度很高，与直接 检测系统相比，灵敏度可以提高10~20dB，从理论上讲灵敏 度可以达到探测器的量子噪声极限，在BER=10-9下，可达 到9光子／比特，相干光通信的第二个优点就是具有很好的 频率选择性，从而可以减少背景光的影响。
1/Tf 1/MTs PPM发送机发送的比特的速率为：
R lo g 2 M M T s （ b it/ s ）
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按制式分类
PPM解码器必须决定在包含光脉冲的一个帧时间内的M 个缝隙的那一个出现脉冲。
PPM光场
接收机 +
光电探测器
位积分器
位时钟
（V1，V2，。。。Vm） 在一帧上的位积分
按制式分类：
•强度调制的直接检测（IM/DD）系统
•光外差系统。
其中（IM/DD）系统为非相干通信系统，光外差系统为 相干光通信系统。光外差系统是基带信号直接对光载波进 行ASK、FSK和PSK等调制。
IM/DD系统中有二进制系统和多进制系统。其中二进制 系统脉冲调制的最一般形式是开关键控(OOK)编码和曼彻斯 特编码。多进制系统最流行的光学组编码方式为脉冲位置 调制（Pulse Position Modulation ——PPM）。