基于光学硬限制器的全光卫星中继与智能光束控制：利用液体透镜
信号处理
2025-07-01 v1
摘要
低轨道卫星星座正在成为下一代通信的关键启用器，提供全球覆盖并显著降低延迟，相较于传统陆地网络和静止卫星。然而，对于实时感知、自动驾驶系统和交互式服务等延迟敏感型应用而言，进一步的延迟降低至关重要。一个关键瓶颈是多跳链路中中间节点的光电（O/E）和电光（E/O）转换，导致不必要的处理延迟。为此，我们研究了基于光学硬限制器（OHL）的全光中继系统，OHL仅在光域内工作，通过抑制噪声和恢复信号质量，无需O/E转换。首先，我们对基于OHL中继架构的卫星间多跳通信进行严格分析，与传统的放大转发（AF）和解码转发（DF）方案进行比较。通过该比较，我们揭示了OHL中继的优势与局限，包括其对阈值设置和发射器发散角等参数选择的敏感性。鉴于LEO星座具有内在的时间可变性——卫星相互移动，导致链路距离和跟踪误差持续变化——我们提出了联合优化策略。该方案实时调整OHL决策阈值和光束发散，以维持最佳性能，从而降低误码率和延迟。大规模LEO网络中的广泛仿真表明该方法的可行性，并为下一代卫星间通信系统提供了实施见解。
引用
@article{arxiv.2506.23432,
title = {All-Optical Inter-Satellite Relays with Intelligent Beam Control: Harnessing Liquid Lenses and Optical Hard Limiters},
author = {Mohammad Taghi Dabiri and Mazen Hasna and Saud Althunibat and Khalid Qaraqe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.23432},
year = {2025}
}