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星间激光通信中OCDMA的应用

2008-9-9   杭州远华激光

摘要:本文对星间激光通信中的光码分多址(OCDMA)的系统进行了分析。星间激光通信的强背景噪声等特点的分析,介绍了光码分技术在该通信系统中的必要性、原理和关键技术。从而指出光码分技术在星间激光通信系统中有绝对的优势。  

    1、引言 

    码分多址(CDMA)是以扩频通信为基础的多址技术。在发送端将不同的用户信息采用相互正交的扩频码序列进行调制后再发送,在接收端采用相关解调来恢 复原始数据。CDMA(Code Division Multiple Access )技术作为一种多址方案已经成功地应用于卫星通信和蜂窝电话领域,并且显示出许多优于其他技术的特点,比如它能够较好地解决移动通信中抗干扰、抗多径衰落 的问题,在提高系统容量方面有着显著优势等等。但是,由于卫星通信和移动通信中带宽的限制,所以CDMA技术尚未充分发挥优点。目前,在光纤领域已广泛开 展了OCDMA(Optical CDMA)的技术的研究,在理论上得出了满意的结论。但是,光纤通信系统不适宜于移动用户和人烟稀少的地区,而且光纤不适合于地面和空间以及空间卫星链路 的通信。近年来,随着元器件技术的成熟和发展,卫星激光通信技术的发展也趋于成熟。因为星间激光通信具有丰富的带宽,能够很好地弥补这个缺陷,所以把 OCDMA技术应用到星间激光通信中,必将成为一项备受瞩目的热点技术。 

    2、星间激光通信中采用OCDMA的必要性 

    在星间激光多址通信系统中,接收机探测器上的信号光包括要接收的信号光、其他用户发射的光以及背景光,背景光比地面上的信号光要强的多,因此产生的噪 声极大。在理论上可以通过增加光学滤波器来解决,但这种先进的滤波器的生产还很困难,而且滤波器的带宽也不是越窄越好,带宽越窄对激光器的要求也越高(激 光的谱线要窄),线宽极窄、高稳定性的激光器很难生产。在光码分复用时,每一发射光源被分配一个单独的光脉冲序列作为自己的地址,数字信号在各自的地址码 上进行编码,在接收机上通过相对应的序列进行解码。因为采用地址码的相关接收,系统的抗噪声特别好,不需采用窄带光学滤波器,激光器无需波长控制以及光源 无需同步等。由于相对地面通信来说距离较长,要求光发射功率必须提高。为了减少光发射功率必须对光束进行压缩准直,这使得对系统的ATP技术要求大大提 高,复杂度大大增加。在星间激光通信中,通信往往都是突发的。OCDMA充分利用了扩频通信的优点如抗干扰能力强、抗多径衰落能力强、隐蔽性和保密性好、 对其他系统的干扰小、系统容量大以及传输速率高等。在这些优点中,最突出的是它的抗干扰性和系统容量,这也是星间通信所需要的。  

    3、星间激光通信中的OCDMA系统原理 

    星间激光通信中,采用OCDMA的系统,其系统原理示意图可以如图1。图(a)是光发送部分,图(b)是光接收部分。该系统中是光脉冲序列直接调制激光光源,这种编码器属于有源编码器。

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