深空光通信

《深空光通信》是2009年清華大學出版社出版的圖書，作者是赫馬提。

基本介紹

• 書名：深空光通信
• 作者：赫馬提
• 譯者：王平，孫威
• ISBN：9787302210603
• 定價：98.00元
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2009-12-1
• 開本：16開

內容簡介

本書共7章。第1章概述了噴氣推進實驗室（JPL）研發深空光通信技術的歷史。第2章介紹了深空光通信鏈路及系統設計要求，分析了影響光通信系統設計的參數。第3章介紹了星地光通信鏈路中大氣信道的影響，討論了層覆蓋統計、大氣透過率、背景光和天空輻射、雷射束通過湍流大氣層傳播和影響地面接收站選址的大氣因素。第4章介紹了深空光通信的調製和編碼。第5章介紹了飛行終端各子系統。第6章介紹了地面終端體系結構。第7章對深空光通信技術發展及其套用進行了展望。

本書主要面向從事深空探測、空間光通信研究的科研人員、項目管理者，也可作為相關專業研究生的教學參考資料。

圖書目錄

第1章緒論James R.Lesh

1.1增強通信能力的誘因

1.2JPL光通信活動的歷史

1.3關鍵組件/子系統和技術

1.3.1雷射發射機

1.3.2太空飛行器載望遠鏡

1.3.3捕獲、跟蹤與瞄準(ATP)

1.3.4探測器

1.3.5濾光器

1.3.6糾錯編碼

1.4飛行終端開發

1.4.1光學收發組件

1.4.2光通信驗證設備

1.4.3雷射通信的測試評估站

1.4.4X2000飛行終端

1.4.5國際空間站飛行終端

1.5接收系統和網路研究

1.5.1地面望遠鏡的成本模型

1.5.2深空光學接收天線

1.5.3深空中繼衛星系統研究

1.5.4地面天線技術研究

1.5.5先進通信系統優勢研究

1.5.6地球軌道光學接收終端研究

1.5.7EOORT混合研究

1.5.8球形地面主望遠鏡

1.5.9天基和地基接收權衡

1.6大氣透射

1.7背景光的影響

1.8分析工具

1.9系統級研究

1.9.1金星雷達測繪任務研究

1.9.2合成孔徑雷達C自由飛行器

1.9.3ER2到地面研究

1.9.4千天文單位距離航天任務和恆星際任務研究

1.10系統級驗證

1.10.1“伽利略”光學實驗

1.10.2補償式地月地後向反射器雷射鏈路

1.10.3地面/軌道器雷射通信驗證實驗

1.10.4地地驗證實驗

1.11其他通信功能

1.11.1光學測軌導航

1.11.2光科學測量

1.12前景

1.12.1光通信望遠鏡實驗室

1.12.2無人機—地面驗證實驗

1.12.3自適應光學系統

1.12.4光學接收機和動態探測器陣列

1.12.5其他形式地面接收系統

1.13火星雷射通信驗證實驗

參考文獻

第2章鏈路與系統設計ChienChung Chen

2.1深空雷射通信鏈路概述

2.2通信鏈路設計

2.2.1鏈路方程和接收信號功率

2.2.2光學接收機靈敏度

2.2.3鏈路設計的綜合考慮

2.2.4通信鏈路預算

2.2.5鏈路可用性問題

2.3光束瞄準與跟蹤

2.3.1下行鏈路光束瞄準

2.3.2上行鏈路光束瞄準

2.3.3描準捕獲

2.4其他設計驅動因素和考慮

2.4.1系統質量和功耗

2.4.2對太空飛行器設計的影響

2.4.3雷射安全性

2.5小結

參考文獻

第3章大氣信道Abhijit Biswas and Sabino Piazzolla

3.1雲覆蓋區統計

3.1.1國家氣候資料中心（NCDC）的數據集

3.1.2單站和雙站分集的統計

3.1.3三站分集

3.1.4NCDC分析結論

3.1.5利用衛星觀測數據的雲覆蓋區統計

3.2大氣透過率與天空輻射率

3.2.1大氣透過率

3.2.2氣體分子吸收與散射

3.2.3氣溶膠吸收與散射

3.2.4天空輻射率

3.2.5背景輻射點源

3.3大氣對光學深空網中地面望遠鏡站址選擇的影響

3.3.1光學深空網

3.3.2航天任務的數據傳輸率/誤碼率(BER)

3.3.3望遠鏡站址

3.3.4網路連續性和山峰

3.4雷射在湍流大氣的傳播

3.4.1大氣湍流

3.4.2大氣“視見”效應

3.4.3光學閃爍或輻射度起伏

3.4.4大氣湍流導致的到達角變化

參考文獻

第4章光學調製與編碼Samuel J. Dolinar，Jon Hamkins，

Bruce E.Moision，and Victor A. Vilnrotter

4.1引言

4.2被檢測光場的統計模型

4.2.1光場的量子模型

4.2.2直接檢測的統計模型

4.2.3統計模型小結

4.3調製形式

4.3.1開關鍵控

4.3.2脈位調製

4.3.3差分脈位調製

4.3.4交迭脈位調製

4.3.5波長偏移鍵控

4.3.6組合PPM和WSK

4.4調製約束帶來的碼率限制

4.4.1香農容量

4.4.2約束

4.4.3調製編碼

4.5不編碼光調製的性能

4.5.1泊松信道中的OOK直接檢測

4.5.2PPM的直接檢測

4.5.3組合PPM和WSK的直接檢測

4.5.4利用基於量子檢測理論接收機時的調製性能

4.6光學信道容量

4.6.1PPM信道的容量： 通用公式

4.6.2軟判決PPM的容量： 具體信道模型

4.6.3硬判決和軟判決容量比較

4.6.4採用PPM帶來的損失

4.6.5量子檢測二進信道的容量

4.7光學調製的信道編碼

4.7.1ReedSolomon碼

4.7.2光學調製中的Turbo或類Turbo碼

4.8編碼光學調製的性能

4.8.1參數選擇

4.8.2性能估計

4.8.3可達數據傳輸率同平均信號功率之間的關係

參考文獻

符號

第5章飛行收發器Hamid Hemmati，Gerardo G. Ortiz，

William T. Roberts，Malcolm W. Wright，and Shinhak Lee

5.1光機子系統

5.1.1引言

5.1.2光路徑

5.1.3光學設計要求、設計考慮和挑戰

5.1.4光學設計考慮與方法

5.1.5收發隔離

5.1.6雜散光抑制

5.1.7發射、準直和波前質量預算

5.1.8雷射器到遮擋望遠鏡的有效耦合

5.1.9結構、材料和結構分析

5.1.10光纖的使用

5.1.11用於捕獲和跟蹤的星體跟蹤器光學系統

5.1.12溫控

5.1.13光學系統設計實例

5.2雷射發射機

5.2.1引言

5.2.2要求和挑戰

5.2.3可用的雷射發射源

5.2.4用於相干通信的雷射器

5.2.5雷射調製器

5.2.6效率

5.2.7對雷射器定時抖動的控制

5.2.8冗餘

5.2.9溫控

5.3深空捕獲、跟蹤與瞄準

5.3.1深空光束瞄準的獨特挑戰

5.3.2鏈路概述和系統需求

5.3.3ATP系統

5.3.4合作信標（地面雷射）跟蹤

5.3.5非合作信標跟蹤

5.3.6ATP技術的驗證實驗

5.4飛行質量保證

5.4.1引言

5.4.2飛行質量保證方法

5.4.3電子系統或光電系統的飛行質量保證

5.4.4測試單元的數目

5.4.5空間環境

5.4.6探測器的飛行質量保證

5.4.7雷射器系統的飛行質量保證

5.4.8光學系統的飛行質量保證

參考文獻

第6章地球終端體系結構Keith E.Wilson，Abhijit Biswas，

Andrew A.Gray，Victor A.Vilnrotter，ChiWung Lau，

Meera Srinivasan，and William H.Farr

6.1引言

6.1.1單站下行鏈路接收和上行鏈路發射

6.1.2深空任務中的光學陣列接收機

6.2光電探測器

6.2.1單探測器

6.2.2用於穿過湍流通信的焦平面探測器陣列

6.3接收機電子線路

6.3.1引言

6.3.2離散時間解調器結構介紹

6.3.3離散時間同步和檢後濾波概述

6.3.4離散時間解調器的各種變型

6.3.5帶時變檢後濾波器的離散時間解調器

6.3.6並行離散時間解調器體系結構

6.3.7異步離散時間處理

6.3.8並行離散時間解調器體系結構

6.3.9主要系統模型與參數

6.3.10小結和未來的研究任務

參考文獻

第7章發展前景與套用Hamid Hemmati and Abhijit Biswas

7.1美國、歐洲與日本當前和即將開展的項目

7.1.1雷射通信實驗

7.1.2火星雷射通信驗證器（MLCD）

7.2空基和天基接收機

7.2.1空基和天基接收機的優勢

7.2.2空基和天基接收機的劣勢

7.2.3空基終端

7.2.4天基接收機終端

7.2.5另一些接收機站

7.3光科學

7.3.1光傳播實驗

7.3.2探測器行星大氣、環、電離層、磁場和星際介質的

掩星實驗

7.3.3太陽系物體質量和重力場、尺寸、形狀和表面

特徵的知識

7.3.4檢驗基礎理論： 廣義相對論、引力波、統一場

理論、天體物理學和宇宙學

7.3.5太陽系星曆表改進

7.3.6相干雷射通信技術的套用

7.4結束語

參考文獻