针对激光通信系统视场角小的特点和地球静止轨道外热流变化的情况,提出了在地球静止轨道激光通信系统的内壁添加栅板的遮光罩优化设计方案。采用能束均匀分布法,以光学天线主镜为例,进行了遮光罩的二次辐射分析,以能量遮挡率不高于3%为约束条件,得出了优化后的遮光罩结构。由优化后的遮光罩主镜、次镜温度水平和主镜、次镜温度差的仿真结果可知,与传统空心圆柱形遮光罩相比,所设计的遮光罩可以使激光通信可通率从81.51%提高到92.17%。

LT码是一种无码率的线性分组码, 具有很强的信道适应性和低复杂度。文中提出一种CRC码与LT码级联的编码方案(CRC-LT码), CRC-LT码通过调整译码开销来保证FSO系统的可通率和使LT码在FSO系统中获得的编码增益。通过建立分析模型, 推导出在给定信道条件下的数据恢复率。最后, 利用Gamma-Gamma信道模型进行CRC-LT码的编译码过程仿真, 并给出数据恢复率与信道条件、信噪比和译码开销的关系, 以及FSO系统的误码率。仿真结果表明, CRC-LT码在牺牲一定译码开销后能够获得更高的编码增益, 有效保证FSO系统的可通率。

为了优化GEO与LEO间激光通信系统的性能,建立了卫星通信轨道特性仿真模型。通过对一年内卫星数据的分析可知,卫星通信终端间的多普勒频移变化范围约为±5×109 Hz,可以使用多普勒频移补偿方法减少GEO与LEO之间的多普勒频移影响。对于相干通信,终端必须进行频移补偿; 提前量角的范围大于激光束散角,因此终端需要进行提前量补偿,激光通信系统可根据提前量角对视轴进行提前修正,以减少相对速度对激光通信的影响; 太阳干扰和地球遮挡的时间较长,应该进行卫星组网以改善可通率,在通信过程中应根据通信终端时间,优化两个通信终端的工作流程; GEO和LEO终端的视轴变化情况不同,因此应该为卫星设计不同结构。

地球同步卫星(GEO)激光通信系统的光学天线暴露在卫星外部，太阳辐射会对光学天线产生严重的影响，造成可通率下降，尤其阳光直接照射天线主镜时系统必须采取规避措施，影响更加严重。采用遮光罩可以改善太阳热效应对光学天线的影响，但受尺寸等限制，其效果有限。根据GEO 对地激光通信系统的结构和环境特点，分析太阳对光学天线主镜的辐照情况，设计一种在传统圆筒遮光罩内部增加栅板的改进型遮光罩，减小太阳光的直射角度范围。结合热控设计，对系统在太阳辐照环境下天线光学元件的温度变化情况及可通率进行仿真分析。分析表明采用改进型遮光罩后，系统的可通率由采用传统遮光罩时的93%提高到99.5%，基本达到全天时工作，极大地减小了系统的不可通时间，提高了链路的可用性。