1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
3 中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站，吉林 长春 130117
根据水下可见光通信长距离传输的需求，对水下光通信信道进行建模仿真，并设计了一种基于数字信号处理的高灵敏度水下光通信发收机。在发收机中采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)进行开关键控(OOK)调制、编码以及有限长单位冲激响应滤波器滤波(FIR)、自适应门限判决、滑动均值滤波等数字信号处理手段提高系统信噪比及误码性能，并在不同水质环境中进行水下光通信实验，对整体通信系统进行误码率分析，验证系统性能。实验结果表明，在满足误码率等于10－6条件下，接收机灵敏度可以达到－38 dBm。实验证明该通信系统在码速率5 Mbps、误码率10－6条件下在Ⅰ类水质中传输距离达到20 m，Ⅱ类水质中传输距离10 m，Ⅲ类水质中传输距离可以达到4.5 m。
光通信 水下可见光通信 开关键控调制 数字信号处理 现场可编程逻辑门阵列
1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
3 中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站，吉林 长春 130117
随着5G时代的到来，自由空间光通信成为无线通信领域的研究热点，限制激光通信系统在大气信道下发展的主要因素是湍流闪烁效应。为了提高激光通信系统在大气信道下的通信性能，本文提出了一种基于雪崩光电二极管自适应增益控制的激光传输终端大气湍流的抑制方法，建立了大气湍流信道时域频域模型，编写了一套闭环调节算法并在湍流条件下搭建了具有自适应增益控制算法的无线激光通信实验。结果表明：在弱湍流条件下，光强闪烁方差由0.057降低至0.023，开启自动增益控制的功率谱曲线更加符合5/3次幂律谱，系统误码率降低两个数量级。经多次试验证明，自适应增益控制算法有效地抑制了湍流引起的信号功率波动，实现了高抗干扰能力的无线激光通信。
光通信 自由空间光通信 大气湍流 雪崩光电二极管 自适应增益控制
1 长春理工大学 光电工程学院，长春30022
2 长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心，长春1300
为了实现高灵敏度的空间激光通信，并提高传输信道的抗干扰能力，将单光子探测技术和脉冲位置调制技术相结合，采用门控电路与反馈淬灭电路相结合的方式淬灭单光子探测器雪崩，设计了插入帧头法用于脉冲位置调制解调。用现场可编程门阵列进行了脉冲位置调制解调过程的仿真，验证了插入帧头法的有效性与可行性。在此基础上搭建了1 550 nm的脉冲位置调制激光通信实验，同时测试了单光子探测器在不同参数下的性能。结果表明，当探测效率为25%，触发延时为8.00 ns，门宽为5.0 ns，死时间为0.1 μs时，单光子探测器性能最佳。最后测试了不同调制速率下单光子探测器的探测灵敏度，结果表明，当通信码速率为1 Mbps时，通信灵敏度为-51.8 dBm；当通信码速率为4 Mbps时，通信灵敏度为-41.0 dBm，实现了高灵敏度的空间激光通信。
激光通信 单光子探测 脉冲位置调制 高灵敏度 Laser communication Single photon detection Pulse position modulation High sensitivity
1 长春理工大学 空间光电技术国家与地方联合工程研究中心, 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
3 长春理工大学 电子信息工程学院, 长春 130022
为明确光载波无线传输系统中, 复合传输相比单独传输的优越性, 实验对比了单独传能、单独通信、复合传输三种结构在传输距离为0.1 m、接收的光功率估值为3.5 mW、光通信速率为1 kbps时的输出特性.结果表明, 单独传能系统在与电感串联的负载为4 kΩ时, 电池板输出最大功率为1.82 mW, 复合传输系统在与电感串联的负载为5 kΩ时, 电池板输出最大功率为2.1 mW, 比单独 传能系统高出15%; 与电容串联的负载较低时复合传输系统输出信号波形发生畸变, 优化负载后波形得以改善, 相同条件下幅值比单独通信系统高出1.52 V.
无线光通信 无线光传能 太阳能电池板 数据和能量复合传输 光传输模型 Wireless optical communications Wireless energy transmission Solar panel Hybrid data and energy transmission Optical transmission model
1 长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术研究所, 吉林 长春 130022
根据空间精密定位技术需求,提出一种空间四象限概念,用于空间载体主动定位引导与高速通信。在固定的时间间隔内,通过光束扫描方式在空间依次形成4个光斑,接收探测器依次接收4个光斑的部分能量,按质心计算原理解算接收端相对于发射中心的位置及角度偏移。应用蒙特卡罗方法对空间四象限定位系统进行建模与仿真,并搭建实验系统对仿真结果进行验证与分析。结果表明,空间四象限定位方法可行,可为空间定位、导航等具体应用提供技术支持。
光通信 空间定位 光场扫描 空间四象限 蒙特卡罗仿真
