Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

More documents

Recommendations

Info

28 Kommunikationsteori Figur 4.1: Bitfejlrate Pe som funktion af Eb/N0. Kurven mærket “PSK” er ukodet, “R-S” er med Reed-Solomon-kodning og “VD” med Viterbi-dekodning. Linjen længst til venstre er for en konkateneret kode med Reed-Solomon-kodning og Viterbi-dekodning med en interleaving-dybde på 8. Det ses, at anvendelsen af kodning giver lavere bitfejlrater for lavere værdier for Eb/N0. Men samtidigt bliver kurven stejlere, således at en midre forringelse af Eb/N0 fører til en voldsom forøgelse af Pe. (Fra “Telemetry channel coding standard”, ESA PSS-04-103 Issue 1, September 1989)
4.2 Komprimering af data – “Lossy” eller “Lossless” 29 er naturligvis altid ønskeligt at forskyde grafen længere mod venstre, da dette vil medføre en lavere bitfejlrate for samme værdi af Eb/N0. Ved at anvende FEC, Forward Error Correction, fås en ændret sammenhæng mellem Eb/N0 og Pe. Kurven bliver stejlere, og samme bitfejlrate kan nu opnås vha. en væsentligt lavere Eb/N0. Ofte anvendes Reed-Solomon-kodning, der er en foldningskode (eng. “convolutional code”), sammensat (eng. “concatenated”) med Viterbi-dekodning. Disse FEC-algoritmer kan være uhyre effektive, og man beregner da også et decideret kodningsgain, som inkluderes i linkbudgetligningen. En meget anvendt Reed-Solomon-kode er RS(255,223,16), hvilket betyder, at dataene inddeles i rammer på 255 bytes længde, af hvilke de 223 er databytes og de resterende 32 er kontrolbytes – denne kode er så i stand til at korrigere 16 fejl pr. ramme. Denne kode giver typisk et kodningsgain (for Pe ≈ 10 −6 ) på 8 dB. De mest effektive koder kaldes Turbo-koder, og er i stand til at levere et kodningsgain – udover de 8 dB fra anvendelsen af RS – på 2−2,5 dB. Det er således ikke urealistisk at kalkulere med et kodningsgain på 10 dB i linkbudgettet, hvis man har tænkt sig at anvende Turbo-koder. For en mere detaljeret gennemgang af FEC-koder henvises til [33]. 4.2 Komprimering af data – “Lossy” eller “Lossless” At komprimere en fil vil sige at udføre en eller anden algoritme på filen, som reducerer dens størrelse, mens den omvendte algoritme vil returnere filen til sin oprindelige form. Der er to former for kompression: “lossless” (tabsfri), hvor dataene komprimeres på en sådan måde, at det vil være muligt efter modtagelse at rekonstruere de oprindelige data fuldstændigt, og “lossy”, hvor man vælger at acceptere et vist tab af information i dataene. Mange vil kende tabsfri kompression fra det populære computerprogram WinZip, hvor filer ofte kan pakkes sammen til at fylde næsten ingenting. Filerne er dog ubrugelige i det pakkede format, og skal pakkes ud, før de kan bruges. Efter udpakningen fylder filerne nøjagtigt det samme som før de blev pakket, og der er ikke gået noget information tabt. Omvendt er det populære musikformat mp3 baseret på lossy kompression: på en musik-cd kan der ligge ca. 15 musiknumre eller ca. 700 MB data, hvilket svarer til at et stykke musik fylder ca. 30−40 MB. Ved konverteringen af musik til mp3-format bortkastes 90% af informationen, og den færdige mp3-fil fylder kun 3−4 MB, næsten uden hørbar forringelse. En af de mest populære tabsfri hardware-kompressionsmetoder er Limpel- Ziv-algoritmen, som leder efter gentagne sekvenser i et datasæt, og erstatter disse med specielt identificerende information. Kompressionen kan reducere datamængden væsentligt, men tager tid, og kræver computerkraft. Stillbilleder og filmsekvenser kodes ofte i et lossy format, da det er muligt at reducere datamængden væsentligt, tilsyneladende uden tab af kvalitet i billedet. Til stillbilleder vælges ofte JPEG og til film MPEG. JPEG står for “Joint Photographic Experts Group” og er en standard for lossy kompression af billeder. MPEG står for “Moving Picture Experts Group” og er en standard for lossy
Page 1: Optisk kommunikation i deep space -
Page 4 and 5: Forsiden: Rumsonden Bering i færd
Page 6 and 7: iv - som dette speciale belyser - d
Page 8 and 9: vi INDHOLD 5 Optisk kommunikation 3
Page 11: Figurer 2.1 Apollo-, Amor- og Aten-
Page 15 and 16: Kapitel 1 Indledning 1.1 Baggrund N
Page 17 and 18: 1.2 Formål 3 ducere elektricitet p
Page 19 and 20: Kapitel 2 NEO NEOer (Near Earth Obj
Page 21 and 22: 2.1 Asteroider 7 undersøgelse. Kun
Page 23 and 24: 2.1 Asteroider 9 har spundet guld p
Page 25 and 26: 2.2 Detektion af asteroider 11 2.2.
Page 27 and 28: 2.2 Detektion af asteroider 13 2.2.
Page 29 and 30: 2.4 Sammenligning med Bering 15 Spa
Page 31 and 32: Kapitel 3 Bering Bering ([5], [30],
Page 33 and 34: 3.1 Berings bane i solsystemet 19 F
Page 35 and 36: 3.2 Berings instrumenter 21 - Mode:
Page 37 and 38: Kapitel 4 Kommunikationsteori Ønsk
Page 39 and 40: 4.1 Linkbudgetligningen 25 hvor Lp
Page 41: 4.1 Linkbudgetligningen 27 EIRP st
Page 45 and 46: 4.3 Radio-linkbudget for Bering 31
Page 47 and 48: 4.4 Højere datarater med højere f
Page 49 and 50: Kapitel 5 Optisk kommunikation Ford
Page 51 and 52: 5.2 Detektion 37 5.2.1 Detektorer V
Page 53 and 54: 5.3 Støj 39 tektor. p-i-n-fotodiod
Page 55 and 56: 5.3 Støj 41 5.3.2 Støj i detektor
Page 57 and 58: 5.4 Den optiske linkbudgetligning 4
Page 59 and 60: 5.4 Den optiske linkbudgetligning 4
Page 61 and 62: 5.5 Eksperimenter med optisk kommun
Page 63 and 64: 5.5 Eksperimenter med optisk kommun
Page 65 and 66: Kapitel 6 Lasere Et atom kan absorb
Page 67 and 68: 6.2 Typer af lasere 53 faststoflase
Page 69 and 70: 6.3 Pulsing 55 hvilket giver en gen
Page 71 and 72: 6.5 Berings lidar 57 6.5 Berings li
Page 73 and 74: Kapitel 7 Modulation 7.1 Modulation
Page 75 and 76: 7.1 Modulationsarter 61 hinanden. D
Page 77 and 78: 7.2 Modulation af laserstråler med
Page 79 and 80: 7.3 Protokoller 65 Figur 7.2: Datap
Page 81 and 82: Kapitel 8 Optik 8.1 Gauss-strålen
Page 83 and 84: 8.1 Gauss-strålen 69 Beam waist ra
Page 85 and 86: 8.2 Bessel-strålen 71 Vi betragter
Page 87 and 88: Kapitel 9 Acquisition og tracking 9
Page 89 and 90: Kapitel 10 Berings optiske link Ved
Page 91 and 92: 10.2 Linkbudgettet 77 Dette er den
Page 93 and 94:
10.3 Støj 79 hvilket i APDen induc
Page 95 and 96:
10.5 Et skuffende resultat 81 på B
Page 97 and 98:
10.5 Et skuffende resultat 83 Figur
Page 99 and 100:
Kapitel 11 Konklusion Den umiddelba
Page 101 and 102:
11.2 Optisk kommunikation i rummet
Page 103 and 104:
Litteratur [1] G.P. Agrawal: Fiber-
Page 105 and 106:
LITTERATUR 91 [25] J.R. Lesh, J. Ka
show all

Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?