[實(shí)用新型]全數(shù)字化空間光通信陣列信號(hào)分集接收系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200620049593.1
• 申請(qǐng)日: 2006-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN201001127Y
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁波;陳衛(wèi)標(biāo)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): H04B10/20
• 分類號(hào): H04B10/20;H04L12/24;H04L12/28
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于空間光通信的數(shù)字陣列信號(hào)分集接收系統(tǒng)，具體地說，本接收系統(tǒng)能夠通過多個(gè)光通信終端接收機(jī)，對(duì)來自同一目標(biāo)信號(hào)源的脈沖位置調(diào)制PPM調(diào)制光脈沖信號(hào)以陣列方式接收，并綜合運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，通過數(shù)字信號(hào)處理器DSP、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA等大規(guī)模數(shù)字器件，構(gòu)建了實(shí)現(xiàn)先進(jìn)通信信號(hào)處理算法的接收機(jī)硬件平臺(tái)，使接收機(jī)具備數(shù)字濾波、去噪、空間分集均衡和RS糾錯(cuò)解碼等很強(qiáng)的信號(hào)檢測(cè)和恢復(fù)有效發(fā)送信息的能力。從總體上說，本實(shí)用新型屬于空間光通信接收設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

目前空間激光通信是一項(xiàng)蓬勃發(fā)展的重要的新興的無線通信技術(shù)，空間光通信以其高速、靈活、不占用通信頻帶，安全保密等優(yōu)勢(shì)，已逐漸應(yīng)用在局域網(wǎng)、應(yīng)急通信、戰(zhàn)術(shù)通信和衛(wèi)星通信。另外，由于海水具有藍(lán)綠激光的透明窗口，用藍(lán)綠激光與水下目標(biāo)進(jìn)行通信，可以保證系統(tǒng)具有較高的通信帶寬、保密性和安全性，不產(chǎn)生聲、熱信號(hào)，不易被對(duì)方偵測(cè)。因此又是一種理想的水面艦艇、空間飛行器與水下目標(biāo)通信的手段，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)之間的高速通信。自由空間光信道與光纖等理想的光信道不同，經(jīng)常會(huì)遇到一些極端的天氣狀況，如厚云、濃霧、大雨等天氣，與水下目標(biāo)通信時(shí)，光脈沖還需要在海水中傳輸，這些都給遠(yuǎn)距離空間激光通信帶來極大的不利影響。空間光信道對(duì)光通信的影響主要體現(xiàn)在傳輸介質(zhì)的多重散射作用，介質(zhì)吸收引起的光強(qiáng)衰減，信號(hào)幅度衰落等方面，導(dǎo)致接收端難以從光信號(hào)中恢復(fù)出發(fā)送信息。此外，大氣湍流的局部介質(zhì)折射率擾動(dòng)，能使光信號(hào)由于隨機(jī)相干疊加使信號(hào)強(qiáng)度閃爍起伏，增加了光電檢測(cè)時(shí)的附加噪聲。除了以上干擾外，由于激光光束具有很好的方向性，發(fā)散角很小，這時(shí)發(fā)射的光脈沖信號(hào)必須準(zhǔn)確的照射到目標(biāo)接收機(jī)的接收平面上，而光學(xué)接收機(jī)的光學(xué)天線與無線電天線不同，屬于有方向、窄視場(chǎng)天線，因此在一般激光空間通信系統(tǒng)中，跟瞄控制(APT)也是必不可少的。

雖然面臨著這些困難，空間光通信技術(shù)也在不斷完善發(fā)展中，目前實(shí)用化的空間激光通信產(chǎn)品還不多，主要是作為樓宇間局域通信網(wǎng)橋使用，或者出現(xiàn)在一些民用應(yīng)急通信設(shè)備中，結(jié)構(gòu)和功能過于簡(jiǎn)單，沒有精確的跟瞄系統(tǒng)，不能適應(yīng)復(fù)雜的通信環(huán)境。其他超視距激光通信系統(tǒng)，如地面衛(wèi)星通信，星間光通信和飛行器與水下目標(biāo)通信，則基本上處于實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)階段，還沒有正式商品化的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服以上光通信的客觀障礙，提供一種全數(shù)字化空間光通信陣列信號(hào)分集接收系統(tǒng)，達(dá)到在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何條件下都能實(shí)現(xiàn)兩通信節(jié)點(diǎn)間的高速數(shù)據(jù)鏈路級(jí)通信連接。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種全數(shù)字化的空間光通信陣列信號(hào)分集接收系統(tǒng)，該系統(tǒng)是采用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在最大限度內(nèi)維持通信連接的，本系統(tǒng)采用主從工作模式，主上位機(jī)負(fù)責(zé)系統(tǒng)控制和各信道通信信號(hào)的分集處理，多個(gè)下位萬向軸(以下簡(jiǎn)稱為Gimbal)通信接收機(jī)為下位從屬機(jī)，該下位萬向軸通信接收機(jī)是安裝在萬向軸調(diào)整架上的通信接收機(jī)，獨(dú)立自主地對(duì)信號(hào)源追蹤探測(cè)，既能組成接收陣列，又能各自分布在4π全空間角的任意方向，接收從任何可能方向入射的光信號(hào)。

本實(shí)用新型采用光脈沖位置調(diào)制(PPM)方式，最高通信速率達(dá)到1Mb/s，能夠在各種嚴(yán)酷的空間環(huán)境下工作，能用數(shù)字信號(hào)綜合傳送文字、視頻和語音信息。

本實(shí)用新型的具體方案這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種全數(shù)字化空間光通信陣列信號(hào)分集接收系統(tǒng)，其特點(diǎn)是包括一個(gè)上位接收機(jī)和多臺(tái)安裝在各自的萬向軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的下位通信接收機(jī)，每臺(tái)下位萬向軸通信接收機(jī)具有下位機(jī)跟瞄模塊和下位機(jī)通信接收模塊，上位接收機(jī)具有上位機(jī)信號(hào)處理模塊：

所述的下位機(jī)跟瞄模塊的構(gòu)成為：視頻模數(shù)變換器與電荷耦合器件探測(cè)器相連，通過第一復(fù)雜可編程邏輯連接第一靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器和第二靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，第一數(shù)字信號(hào)處理器通過復(fù)雜可編程邏輯連接到第一靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，第二靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，微控制器與第一數(shù)字信號(hào)處理器相連，微控制器控制第一控制器局域網(wǎng)絡(luò)控制器和下位萬向軸通信接收機(jī)安裝的萬向軸的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，第一數(shù)字信號(hào)處理器與同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器和閃存相連；

所述的下位機(jī)通信模塊的構(gòu)成是：雪崩光電二極管與模數(shù)變換器相連，該模數(shù)變換器通過第二復(fù)雜可編程邏輯與第一先入先出緩存相連，第二數(shù)字信號(hào)處理器通過第二復(fù)雜可編程邏輯連接到以太網(wǎng)控制器，第二數(shù)字信號(hào)處理器和第一先入先出緩存相連，第二數(shù)字信號(hào)處理器與同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器和串行可擦除只讀存儲(chǔ)器相連；