基於雷射的天基寬頻骨幹傳輸網理論與關鍵技術研究

《基於雷射的天基寬頻骨幹傳輸網理論與關鍵技術研究》是依託北京郵電大學，由田清華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於雷射的天基寬頻骨幹傳輸網理論與關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：田清華
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

本課題面向未來基於雷射的立體化天基寬頻骨幹傳輸網的重大軍用和民用需求，立足於立體化天基傳輸網的特殊空間信道環境，研究基於雷射的天基百吉比特寬頻骨幹傳輸網理論與關鍵技術，包括體系架構研究、信道特性與建模研究、編碼調製理論與技術研究、光發射接收、捕獲對準跟蹤模型研究和光波分復用研究；提出大容量、長距離、高能效、高可靠的傳輸方案，包括建立對應的信道模型、設計高能效調製方案和高可靠編碼方案並提出編碼調製整體方案、光發射接收及收發端之間的捕獲、對準、跟蹤方案、和光波分復用方案；突破其關鍵技術難題，掌握相關核心技術，並建立該方案的鏈路級模擬實驗平台，研究各種因素對系統的影響，並提出相應的解決措施，最佳化立體化天基寬頻骨幹傳輸網的傳輸性能。為我國空間雷射通信的研究和建設提供研究成果作為理論技術支持。

結題摘要

在本項目對基於雷射的天基骨幹傳輸網關鍵傳輸理論和關鍵技術方案進行了深入研究和驗證。主要研究了天基骨幹傳輸網傳輸理論及其信道特性，提出了基於雷射的天基骨幹傳輸網體系架構方案；研究了空天地信道特性，提出了新型空天地空間雷射信道模型；研究了高效的編碼調製理論和實施方案，提出了基於空天地光信道的新型LDPC編碼非等差映射APPM調製方案、RS-LDPC-CC乘積碼編碼方案、基於碼重判決的低複雜度Turbo匹配編碼方案；研究了光傳輸鏈路中的光束捕獲、對準、跟蹤問題，提出了天基骨幹傳輸網光通信鏈路掃描捕獲方案、星間及星地鏈路快速捕獲方案；研究了自適應光學技術，提出了基於深度學習的無波前檢測自適應光學方案；研究了天基骨幹傳輸網整體光路模型及波分復用技術，提出了天基骨幹傳輸網空間光通信波分復用收發方案；研究了衛星光網路組網技術和路由策略，提出了基於跨層設計的光衛星網路路由和波長分配蟻群算法。此外，本項目還增加了利用“冰凍光束”特性建立縱向軌道角動量復用理論模型，提出了基於渦旋“冰凍光束”的縱向OAM復用系統方案，提高了系統的信道容量與安全容量；針對大氣湍流造成系統傳輸性能下降的問題，提出了基於卷積神經網路進行OAM解調並結合Turbo糾錯編碼的空間光通信系統方案，該系統即使在強湍流等惡劣條件卷積神經網路解調精度受限時依然能夠保證良好的傳輸性能。在此研究基礎上，發表16篇學術論文，其中被SCI檢索6篇，EI檢索10篇，申請8項國內發明專利，其中2項獲得授權，培養4名博士生和6名碩士生。