[发明专利]光交联通信系统(OCCS)

说明书

          发明背景

          发明领域

本发明涉及使用特别是用于交换中继站的高架工作平台(例如：卫星，在轨道的或系链着的载体，机载平台，高塔，等)的通信系统，具体地涉及提供一个从单个的高架工作平台运行的可变带宽，高的信道容量，全交换，全交互的通信网络。本发明的系统是一个光交联通信系统(OCCS)。

         有关技术说明

多年来射频(RF)通信系统已经使用了高架的工作平台。例如，蜂窝电话系统，基本电话交换无线电系统(BETRS)，个人通信系统(PCS)，定点或低地球轨道(LEO)通信卫星，无线电和电视(TV)广播在我们的社会上是到处可见。可是，宽带系统(典型值是1MHz)通常是限定于分配式系统(即：TV，直接广播系统，包括DSS，C，和Ku波段卫星TV系统)或者限定于很少几个点(一般是2个点)之间的宽带点-到-点间的交互链路，所以限定接入到很少几个选定的用产。

典型的例子是宽带点-到-点网关接口系统，其中欧洲的用户与美国(U.S.)用户之间的通信是通过定点在大西洋上的卫星进行的。一个卫星波束照射区覆盖欧洲的用户以及另一个波束照射区覆盖美国用户。这些宽带的应用是存在的不过目前还只限定于几个通信信道。

一些更新的“无线”系统设计(例如，诸如Iridium，Teledesic，Globalstar这样的LEO系统)允许全世界范围相互对话，但是它们也仅只保证通话和其他的窄带业务，而实现却耗资数十亿美圆。一般的通信系统受到低带宽的制约(一般说10kHz就足以支持4.8kb/s到64kb/s)因为只要低带宽的系统就能以全交互的方式全交换地服务于大量的客户。竞争性的通信系统的一个重要的实例是美国的电话系统-“有线”系统。它有1.3亿线的具有全交互的(交换的)64kb/s(大约10kHz或更窄的带宽)信道。完成系统的交换部分功能占据了20,000个以上的建筑物，还有超过2000亿美圆附加投资用于电缆，线杆，和建筑物等以实现系统的“有线”部分的功能。

提供一个从单个的高架工作平台运行的通信系统(或能为很多用户服务的其他系统)而该工作平台能应付大量的客户，给他们提供全交互的、交换的可变带宽(根据用户的需要带宽可宽可窄)的服务显然是很需要的。要求这类系统运行时具有成本低，重量轻，能处理数字或模拟波形的高性能的交换，以及各式各样的多址接入方式。就发明者目前所知，应用声光器件，诸如“布拉格池(Bragg cell)”和独特的光交换以便提供来自单个的高架工作平台的宽频带，高容量的通信系统，还没有被确认。

         发明概要

本发明的目的是创造一个成本低，重量轻，能处理数字或模拟波形的高性能交换，以及多种多址接入方式，作为安置(host)在高架的工作平台上的通信系统的整体部件，它没有上面所谈到的缺点。

本发明的一个专门目的是提供一个能组合大量的(例如，10到4,000个)天线束的系统，每个天线束覆盖一个特定的地理扇形区，以及利用布拉格池技术的新颖光处理和光交换系统。(对于本发明来说，“束”和“扇形区”是同义词：这两者均涉及被一个或多个天线辐射图所覆盖的特定的地理服务区域)。采用将来自不同的束的光信道聚焦在一个光耦合的布拉格池上，可以使光信道所含的频率分量在空间上分离成许多独立的频带。对空间分离开的光信道进行适当的分束(即，复制或再生)创造出一组复制的空间分开的光信道然后再将两组空间分开的光信道沿对角线组合，通过最初选定适当的上行频率，每个进入交换系统的输入束可以接入离开交换系统的每个输出束。(上行频率仅仅是试图通过交换系统与目的地端建立起通信联系的源端的发射频率)。这样就可能，比如，允许同时对大量的用户进行一百万个1MHz(亦即，宽带，全运动的压缩的视频)信号的全交换；这样由一个卫星产生的全交互视频网络能支持的客户数基本上与全美国的电话系统相同。

本发明优选实施方案的又一个目的是提供能处理宽信道带宽的交换功能。由本发明所达到的带宽估计是昂贵的LEO系统分配给每个用户的带宽的100倍，在一个高架的工作平台上处理同时用户的数量也提高到100倍以上，若使用LEO系统处理同样多的用户则需66到840颗卫星。