Optisk kommunikation i deep space - Steen Eiler Jørgensen

Kapitel 7
Modulation
7.1 Modulationsarter
For at transmittere data vha. en laserstråle, skal laserlyset moduleres med information.
Der er mange måder at modulere en laserstråle på, men visse modulationsarter
er mere effektive end andre – dette gælder naturligvis såvel for
optisk kommunikation som for klassisk radiokommunikation.
De forskellige modulationsarter kan inddeles i kohærente og direkte. De direkte
modulationsarter er de simpleste: signalet bæres af intensiteten af det udsendte
lys. Ved modtageren er det således tilstrækkeligt at detektere intensiteten
af lyset for at afkode signalet. Intensitetsmodulerede (digitale) signaler kender vi
fra klassisk radiokommunikation som ASK (Amplitude Shift Keying). Desværre
er detektion af intensitetsmodulerede optiske signaler begrænset af den støj,
den elektroniske detektor introducerer, hvilket forringer modtagerens følsomhed
væsentligt. ([36], s. 470) I stedet kan man anvende en kohærent modulationsart,
hvor det er frekvensen eller fasen af lyset, der moduleres. Anvendelsen af en
kohærent modulationsart øger signal-støj-forholdet væsentligt, da der optræder
et konversionsgain, som kan øges vilkårligt ved at justere den lokale laser. ([21],
s. 129) Detektion foregår da vha. homodyn- eller heterodynprincippet, der er
velkendt fra klassisk radiokommunikation som FSK eller PSK (Frequency eller
Phase Shift Keying). Detektion af kohærente signaler er dog noget mere kompliceret
end detektion af direkte signaler, da det modtagne signal skal blandes med
lyset fra en lokal laser. Fordelene ved at anvende en kohærent modulationsart
til optisk kommunikation i rummet kan meget vel vise sig at være væsentligt
større end ulemperne.
OOK (On-Off Keying)
On-off keying er en meget simpel form for binær modulering af en laserstråle,
idet man simpelthen tænder og slukker for laserstrålen, f.eks. på en sådan måde,
at laserstrålen er tændt, så længe der transmitteres et 1-tal, og slukket når der
transmitteres et 0.
Over lang tid vil der – statistisk set – blive transmitteret lige så mange
nuller som ettaller. Dette er ulempen ved OOK: laseren er kun tændt i halvdelen
af tiden. Det vil sige, at man kun udnytter halvdelen af senderens potentielle
59