[發明專利]基于光編碼的空間-偏振混合分集自由空間光通信系統

有效

• 申請號: 202011181971.2
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112383354B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 吉建華;彭芳;鄭紫化;徐銘;王可
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H04B10/11
• 分類號: H04B10/11;H04B10/40;H04B10/516;H04B10/85;H04J14/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明實施例公開了一種基于光編碼的空間?偏振混合分集自由空間光通信系統，該通信系統中，發送組件包括光發射機、偏振/碼分集光編碼模塊和光碼空間分集光發射模塊，發送組件將用戶數據原始信號轉換為第一光信號，再在偏振分集中進行物理層光編碼再耦合，將耦合后的第一光信號通過多路準直發射透鏡發射到大氣中；接收組件包括光碼空間分集光接收模塊、半導體光放大器、偏振/碼分集光解碼模塊和光接收機，接收組件通過多路準直接收透鏡接收第二光信號并耦合再抑制湍流波動影響，在偏振分集中進行光解碼再耦合，將耦合后的第二光信號進行光電轉換和判決，恢復為用戶數據原始信號。本發明實施例，通過物理層加密提高FSO通信安全性。

技術領域

本發明實施例涉及自由空間光通信技術領域，尤其涉及一種基于光編碼的空間-偏振混合分集自由空間光通信系統。

背景技術

自由空間光(Free Space Optics，FSO)通信技術因其靈活性、低成本和高容量而備受關注。

在光纖通信基礎設施部署不切實際時，FSO通信被認為是提供高速通信服務的更有吸引力的替代方案。此外，地面間現存網絡大多由光纖組成，當橋梁斷裂、山體滑坡等緊急情況下，FSO通信還可作為備用鏈路連接兩端的光纖網絡，減少光纖網絡的鋪設。由于無線信道的開放性，FSO通信容易遭受竊聽。

目前FSO通信通過數據層加密提高安全性，但無法保證絕對的安全通信。

發明內容

本發明實施例提供一種基于光編碼的空間-偏振混合分集自由空間光通信系統，以提高FSO通信的安全性。

本發明實施例提供了一種基于光編碼的空間-偏振混合分集自由空間光通信系統，該通信系統包括：發送組件和接收組件；

所述發送組件包括光發射機、偏振/碼分集光編碼模塊和光碼空間分集光發射模塊，所述光發射機用于將用戶數據原始信號轉換為第一光信號，所述偏振/碼分集光編碼模塊用于在偏振分集中對該第一光信號進行物理層光編碼以形成兩支路光信號再耦合，所述光碼空間分集光發射模塊用于將耦合后的第一光信號通過多路準直發射透鏡發射到大氣中；

所述接收組件包括光碼空間分集光接收模塊、半導體光放大器、偏振/碼分集光解碼模塊和光接收機，所述光碼空間分集光接收模塊用于通過多路準直接收透鏡接收第二光信號并耦合以進行空間分集接收，所述半導體光放大器用于通過增益飽和特性抑制該第二光信號受湍流影響所造成的波動，所述偏振/碼分集光解碼模塊用于在偏振分集中對該第二光信號進行光解碼以得到基于光編碼的空間-偏振混合分集再耦合，所述光接收機用于將耦合后的第二光信號進行光電轉換，經判決恢復為用戶數據原始信號。

進一步地，所述偏振/碼分集光編碼模塊還包括第一偏振合束器，所述偏振/碼分集光編碼模塊用于通過所述第一偏振合束器對所述兩支路光信號進行耦合；

所述發送組件中的多路準直發射透鏡構成多路自由空間光鏈路，所述光碼空間分集光發射模塊用于將耦合后的第一光信號通過所述多路自由空間光鏈路發射到大氣中。

進一步地，所述接收組件中的多路準直接收透鏡構成多個空間鏈路，所述光碼空間分集光接收模塊通過所述多個空間鏈路接收的第二光信號為該多個空間鏈路的混合光編碼信號。

進一步地，所述光接收機的光電轉換過程包括光電檢測、放大、濾波和抽樣判決。

進一步地，所述偏振/碼分集光編碼模塊包括第一偏振分束器和光編碼器，所述第一偏振分束器用于將所述第一光信號分為兩路偏振態正交信號，所述光編碼器用于分別對該兩路偏振態正交信號進行編碼，該兩路偏振態正交信號的相對時延滿足大于自由空間光信道的相干時間的條件。