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A Laser Link From Lunar Surface Employing Line-of-Sight MIMO

Schwarz, Robert und Giggenbach, Dirk und Knopp, Marcus Thomas und Knopp, Andreas (2021) A Laser Link From Lunar Surface Employing Line-of-Sight MIMO. Frontiers in Space Technologies, 2. Frontiers Media S.A.. doi: 10.3389/frspt.2021.750938. ISSN 2673-5075.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
958kB

Offizielle URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2021.750938/full

Kurzfassung

Future exploration of our planetary system relies on the Moon as a base and stepping stone to other planets. A high-rate data connection to this celestial body is, therefore, imperative. Free-space optical (FSO) communications will enable continuous broadband connectivity to Earth. Currently pursued concepts incorporate data relay satellites orbiting the Moon, where each individual satellite terminal has to overcome the lunar distance facing restraints on telescope apertures and on beam pointing and tracking accuracies. We propose a concept of one dedicated link originating from a robotic telescope station installed on the lunar surface. We study the conceptual architecture of such an FSO ground node at the lunar surface with a spotlight on the link design at the physical layer. In particular, we increase the FSO channel capacity through multiple transmission- and receiving-apertures. Our findings encourage the application of the Line-of-Sight (LOS) multiple-input multiple-output (MIMO) technology to FSO communications at large link distances typically coming along with space missions, as thereby the maximum MIMO capacity can be achieved. Directing our study on the link eometry such connections seem technically feasible at relatively low system complexity with the receivers located at a single site and the transmitters only few meters apart.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/146233/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A Laser Link From Lunar Surface Employing Line-of-Sight MIMO
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schwarz, RobertUniversität der Bundeswehr MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giggenbach, DirkDirk.Giggenbach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1720-3464NICHT SPEZIFIZIERT
Knopp, Marcus ThomasMarcus.Knopp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6819-6279NICHT SPEZIFIZIERT
Knopp, AndreasUniversität der Bundeswehr MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:25 Oktober 2021
Erschienen in:Frontiers in Space Technologies
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Ja
Band:2
DOI:10.3389/frspt.2021.750938
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Mazzali, NicolòESTECNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Frontiers Media S.A.
Name der Reihe:Frontiers in Space Technologies
ISSN:2673-5075
Status:veröffentlicht
Stichwörter:optical lunar downlink, lunar orbit geometry, channel capacity, multiple-input multiple-output, free-space optic, deep-space laser communications, line-of-sight channel, KNOCGOP
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - OSIRIS Future
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Satellitennetze
Hinterlegt von: Giggenbach, Dr.-Ing. Dirk
Hinterlegt am:08 Dez 2021 09:08
Letzte Änderung:16 Apr 2024 04:13

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