[發明專利]光下行鏈路系統

有效

• 申請號: 201210556348.X
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103178897A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: F·A·阿諾德;T·德萊舍
• 申請（專利權）人: RUAG瑞士股份公司
• 主分類號: H04B10/112
• 分類號: H04B10/112
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 邢德杰

技術領域

本發明涉及一種光下行鏈路系統和一種在地面終端與遠程終端，尤其是通信衛星或在空域中飛行的通信平臺之間的光數據傳輸方法。

背景技術

已知采用了各種用于將光數據從遠程終端傳輸到光地面終端的系統。這些系統的主要功能是可靠地將數據從數據源傳輸到光地面終端。

然而，每次在上空飛過（flyover）期間，與所述地面終端的視線（line-of-sight）通信接觸是有限的。因此，由于需要在上空飛過所持續的短時間量內將大量的數據傳輸到光地面終端，下行鏈路信道的實際速度是最為重要的。

當使用光頻率縮放從遠程終端到地球的下行鏈路數據速率時，不可以平穩地提升板載（on-board）激光通信終端所需的技術復雜性、質量、功率和體積，但是一旦發射器望遠鏡直徑變成大得使光下行鏈路光束所需的視線轉向無法由單個高精度致動器實現，所述板載激光通信終端需要經歷一個技術步驟。在所述技術步驟中，嵌套控制回路是必需的，其通常包括多軸軌道（multi-axis?course）和優良的轉向致動器以及復雜的光束路由（optical?beam?routing）和不同類型的光學傳感器，這些設備一起建立了復雜的板載激光通信終端，所述板載激光通信終端的重量達數十公斤，并且需要用于容納大口徑望遠鏡的專門衛星結構支撐。

眾所周知，質量增大，望遠鏡的直徑比會增加大約三次方，從而導致想要安裝激光通信終端的太空船經營者所涉及的發射成本固有地非線性地增加。

從SILEX、TerraSAR-X等太空示范任務可以得到較大的激光通信終端的例子。即使是準-靜止的Alphasat的通信衛星（雖然它不太受視線時間減小的限制）也要面對提高下行鏈路容量的要求。在直達地球（direct-to-Earth）的鏈路方案中，因為它們包括了精密的技術，將這樣大的光終端與光學地面站進行鏈接的花費是昂貴的，以最大程度地利用昂貴的更大的太空激光通信終端的所有功能，這明顯也是為了經濟的原因而進行的措施。

此外，光通信裝置（像任何其它復雜的系統一樣）易于出現故障，從而使它們不可靠。另外，光鏈路的另一個缺點是即使在相對地良好的天氣下，光視線也可能受到干擾，從而使通信中斷并且因而降低系統的可用性。然而，由于視線通信接觸在上空飛過的短時間量后被斷開并且只能夠在進一步運行后在下一次在上空飛過時才可以再次建立視線通信接觸（或者甚至怎樣都不能再次建立），因此，傳輸的可靠性是重要的。

上述技術特征所出現的問題是如何達到激光通信系統使用的較低技術入門水平，使用戶能夠根據他們的需要提高激光通信性能。目前這問題導致針對“僅任務”定制的設計限制，每次均涉及大量的重復開發工作。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種可靠的具有高下行鏈路數據速率的光下行鏈路系統，所述光下行鏈路系統可用性得到增強。

本發明的另一個目的是提供一種在地面終端與遠程終端之間的光數據傳輸方法，所述方法確保高下行鏈路數據速率，同時提供很高的可靠性并且可用性得到增強。

上述的目的通過一種光下行鏈路系統來實現，所述的光下行鏈路系統包括遠程終端，所述遠程終端具有數量為n的光通信終端（n大于或等于2）；以及地面終端，所述地面終端具有n個光學地面站的群集。采用n條光下行鏈路信道中的一條將每個光通信終端與相應的光學地面站連接。此外，采用n條光上行鏈路信道中的一條將每個光學地面站與相應的光通信終端連接。通過將所述光學地面站定位成彼此分開一段距離使所述光下行鏈路信道在空間上彼此分隔。所述地面終端配置成使所述n個光學地面站同步，以致于通過時分多址訪問方案確保在所述n條光上行鏈路信道之間的精確時間分開，從而避免在所述光上行鏈路信道之間的重疊。

本發明的進一步目的由一種在遠程終端與地面終端之間的光數據傳輸方法實現，所述遠程終端具有n個光通信終端（其中n大于或等于2），而所述地面終端包括n個在空間上分隔的光學地面站的群集。所述方法包括以下步驟：

-建立將每個光通信終端與相應的光學地面站連接的n條光下行鏈路信道；

-建立將每個光學地面站與相應的光通信終端連接的n條光上行鏈路信道；

-通過所述n個光通信終端將來自所述遠程終端的數據傳輸到所述地面終端的相應的光學地面站；

-將來自所述n個個別的光學地面站的控制數據經由所述相應的光上行鏈路信道通過時分多址訪問方案的精確時間分開順序地傳輸到所述相應的光通信終端，從而避免在所述光上行鏈路信道之間的重疊。