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各国空间激光通信现状

1,国外
(1)星地:
LUCE(前身是第一个星地激光通信终端LCE,1995,速度1.04Mbps ):2006年日本,OICETS卫星与NICT地面站,波长发射847接收819,调制方式OOK,速率接收2.048Mbps 发射50Mbps,误码率10^-7.
SLS:2012;俄罗斯航天部门;国际空间站和北高加索地面站;125Mbps;
LLCD:2013;美国NASA;月球环境探测器和地面站;距离35000~400000km;地面站:功率40W,波长1550nm,速率10/20Mbps,调制方式4-PPM,1/2码率(turbo码信道编码),4路时分复用,可做到0误码;月球探测器:功率0.5W,波长1550nm,速率40-622Mbps,调制方式16-ppm,1/2码率,40/80/155/311Mbps可做到0误码,622Mbps 误码率小于10^-5。

可做到cm级别测距精度。

OPALS:2014;美国NASA;国际空间站与怀特伍地面站;距离700km,调制方式OOK,速率30~ 50Mbps,空间站波长1550nm、功率2.5W,地面站波长976nm,功率5W;
(2)星空:
LOLA:2006 ;法国;Artemis卫星与某飞机;距离40000km;IM/DD,波长848nm,功率104mW;forward link:调制方式BPPM(二进制PPM),速率2Mbps,downloadlink:调制方式OOK,速率50Mbps,飞机高度9km
(3)星间
SILEX:2001法国,GEO和LEO卫星,4000km,波长797~853,调制方式ppm,速率50Mbps,误码率10^-6,
OPTEL:瑞士,短距离到长距离多个卫星终端2000~80000km,速率1.5~2.5Gbps,其中高性能通信终端OPTEL-25,调制方式BPSK,信号光波长1064nm功率1.25W,信标光波长808n
LUCE:2005日本欧洲,GEO和LEO,距离48000km,波长发射波长847nm接收819nm,调制方式位非归零码直接强度调制(OOK),速率接收2.048Mbps发射50Mbps,误码率达10^-7。

2013日本JAXA建立高级激光通信终端LUCE,速率1.2/2.5Gbps,计划下一步10Gbps
LCTSX:2008;德美;TerraSAR-X卫星与NFIRE卫星;二相相移键控/零差相干解调,调制方式BPSK,波长1064nm,距离1000~5100km,速率5.625Gbps,总功率120W(光传输功率0.7W),误码率小于10^-9。

EDRS:2014;欧洲;Sentinel1-Alphasat;距离45000km,调制方式BPSK,速率1.8Gbps,误码率10^-8,功率2.2W
TSAT:卫星组网,2016美国,速率10~40Gbps
(4)空空:
Falcon:2011;美国ITT公司;某飞机与某飞机;距离94~132km,波长1550nm速率2.5Gbps,误码率10^-6;
(5)地地:
某项目:2005;德国DLR航空部门;La Palma岛屿和Tene-rife岛屿;二相相移键控调制,BPSK,距离142km;速率5.6Gbps;
巴黎两个大楼:2009;距离212m,1.28Tbps(32路波分复用X40Gbps)
(6)空地:
OCD:2005美国喷气推进实验室,高空飞机飞行高度10~23km,调制方式OOK,2.5Gpbs,1550nm,功率200mW;
某项目:2006;美国约翰普金斯大学应用物理实验室;飞艇与地面车载终端;通信距离1.4km;80Gbps,波分复用(WDM);
TwinOtter:美国MIT;距离25km,波长1550nm,速率2.66Gbps
ARGOS:2008;德国DLR航空部门;DLR飞机与地面站;距离10~85km,速率150Mbps;2013年实现距离大于50km,飞行速度0.7Ma,速率1.25Gbps,功率1W,波长1550nm,天线直径30mm。

2,国内
(1)地地:
地面-地面:2010武汉大学,40km,7.5Gbps(3路波分复用)
2014中电34所,5km,2.5Gbps
船-地:2007长春理工大学,20.4km,300Mbps。

(2)星地:
2011哈尔滨工业大学,2000km,504Mbps
(3)水下
船-水下:2010上海光机所,125m,10Kbps
(4)空地
飞艇-船:2011长春理工大学,20.8km,1.5Gbps
(5)空空
2011长春理工大学,17.5km,1.5Gbps
2013 长春理工大学,144km,2.5Gbps
计划:
2014年日本计划2019年发射激光通信中继卫星,目标1.8Gbps
2013美国NASA提出LCRD激光通信卫星中继(LLCD和OPALS后续任务),实行中,调制方式为差分相移键控(DPSK),速率1.25Gbps(编码)/2.88Gbps(未编码),有望支持10Gbps。

调制解调器也支持PPM(622Mbps),目的是验证PPM适合深空通信和功率受限的小型星地通信,DPSK适合近地高速通信。

2009美国NASA提出MLCD(火星激光通信演示验证),实现1~100Mbps深空高数据远程通信,速率定为100Kbps,调制方式为PPM,卫星上用直径30.5cm天线,CCD成像接收,发射用MOPA结构(主振荡器功率放大器结构)。

地面采用直径1m光学天线,4路复用,或者6路直径30cm天线,波长1060nm
2013美国激光通信公司计划组建高速激光通信网络,包括8颗卫星、48个地面站,总数据流量6Tbps,总下行速率200Gbps。

2014年美国通用原子公司展示ALCOS项目,与GEO卫星通信,2017进行测试验证。

各行星相对GEO功率衰减图。

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