[发明专利]基于软件无线电的高可靠空间光通信信号调制终端及方法

说明书

本发明提出一种基于软件无线电的高可靠空间光通信信号调制终端及方法，终端包括：控制单元、波长可调光源、调制模块、解调模块、发射光路、伺服驱动、CCD摄像头、指向对准系统、望远镜系统、分光系统、接收光路、光电探测模块、信标光源、反光镜；所述控制单元根据接收的分析的数据确定信号的脉冲形状和调制格式，及生成波长切换指令控制波长可调光源进行波长切换；所述调制模块收到外部的发送信号后，根据控制单元确定的脉冲形状和调制格式对波长可调光源输出的光信号进行调制，及将调制后发射到对端。本发明采用了反馈机制灵活调整信号调制方式、脉冲形状等参数，增强了可靠性，提升了系统容量。

技术领域

本发明属于空间激光通信技术领域，涉及一种基于软件无线电的高可靠空间光通信信号调制终端及方法。

背景技术

相比于其它空间通信手段，空间光通信技术具有通信容量大、数据传输速率高、收发系统体积小以及抗电磁干扰能力强等优势。由于星上空间光通信载荷设备具有成本高、更换难、可靠性要求高等特点，而空间光网络对整网的快速切换和动态配置能力也提出了很高的要求。此外，星地之间的空间光链路受到大气湍流的影响较大，信道质量对信号传输将会带来较为严重的影响。因此，一种基于软件无线电的高可靠空间光通信信号调制方法及终端可实现在一套固定的硬件平台上，通过软件配置同时实现调制格式、脉冲形状和波长的快速实时调整，从而较好的解决了上述问题。

目前关于软件无线电和可调谐半导体激光器本身的研究比较多，但是将其应用于空间激光通信的研究比较少。现有空间激光通信终端一般采用强度调制/直接检测的通信方式。

专利“一种空间光接收解调装置”(CN201610781995.9)公开了一种空间光位置精跟踪信号和光通信信号一体化的光通信终端，利用软件无线电思想,采用高速A/D采集和FPGA全数字处理,实现了空间光接收采集、解调恢复、位置误差控制和探测器的温度补偿等多种功能。该专利只是采用A/D和FPGA实现了一体化的位置跟踪和信号解调，但无法通过软件无线电平台(FPGA和高速D/A)实现多种信号调制格式与脉冲形状的双向自动调整和10ns级的波长快速变换。专利“一种基于网格编码调制的空间光通信模式切换方法”(CN201310106502.8)公开了一种通过两种模式间的自动切换实现模式切换通信的方法，通过每间隔固定的时间发送一段已知的检测序列，切换合适的通信模式。该专利采用了16QAM和32QAM两种调制格式，并在这两种信号格式之间进行切换。由于上述调制格式属于相位和幅度联合调制对系统的线性度要求较高，且一般波特率较低。

通过国内外专利和文献检索，未见调制格式、信号形状和波长等多维联合双向调整的空间光通信调制方法和终端的报道。

发明内容

发明所要解决的课题是，提供一种基于软件无线电的高可靠空间光通信信号调制终端及方法，为了解决传统空间光通信信号传输速率无法随信道质量灵活变化，且形成空间光网络之后，光通信终端无法快速动态调整波长的问题。并能可根据信号质量优化信号传输速率，从而充分利用信道容量。

用于解决课题的技术手段是，本发明提出一种基于软件无线电的高可靠空间光通信信号调制终端，包括：控制单元、波长可调光源、调制模块、解调模块、发射光路、伺服驱动、CCD摄像头、指向对准系统、望远镜系统、分光系统、接收光路、光电探测模块、信标光源、反光镜；所述信标光源通过望远镜系统向对端发射信标光，同时通过望远镜系统接收到对端的信标光通过接收光路和反光镜发射到CCD摄像头；所述控制单元通过CCD摄像头获取光斑照片，计算接收光斑和视轴之间的误差，并控制伺服驱动调整指向对准系统使得终端和对端对准；并且，所述对端发送的光信号由望远镜系统接收后，穿过接收光路再经过指向对准系统反射至分光系统；所述分光系统进行分束后在光电探测模块将光信号转换成电信号，经过解调模块对接收的电信号进行解调分析，并将分析数据发送至控制单元；