[发明专利]一种多孔径低成本空间相干光接收机及信号接收解调方法

权利要求书

1.一种多孔径低成本空间相干光接收机，其特征在于，包括多个独立的光信号直接探测单元和统一的DSP模块，每个光信号直接探测单元又包括：光学天线，光强度探测器，以及模数转换器；

所述光学天线，用于收集空间光信号，并将其耦合到光强度探测器探测面上；

所述光强度探测器，用于将光信号强度信息转换为电信号；

所述模数转换器，用于将电信号转换为数字信号，以便于DSP处理；

所述DSP模块，用于对输入的各路信号进行处理，以恢复出各路信号对应的光场信息，并进行相干合并和信号解调。

2.根据权利要求1所述的多孔径低成本空间相干光接收机，其特征在于，所述DSP模块恢复出各路信号对应的光场信息，是在数字域内通过Hilbert变换恢复出各路光学信号的全场信息。

3.根据权利要求1所述的多孔径低成本空间相干光接收机，其特征在于，所述光学天线收集到的光信号通过光纤传输或空间耦合方式输入到所述光强度探测器。

4.根据权利要求1所述的多孔径低成本空间相干光接收机，其特征在于，所述光强度探测器可以采用PIN光电二极管和雪崩光电二极管。

5.根据权利要求3所述的多孔径低成本空间相干光接收机，其特征在于，所述光学天线收集到的光信号通过光纤传输，所述光强度探测器前设有光放大器，以对光信号进行放大。

6.根据权利要求2所述的多孔径低成本空间相干光接收机，其特征在于，所述采用Hilbert变换所采用的公式如下：

P_n(t)＝|E_n(t)+E₀ exp(iπBt)|²(3)

其中E_n(t)(n＝1,2,…N)为所恢复出的第n路光信号光场，P_n(t)为直接探测单元输出电信号，Φ_n(t)表示由P_n(t)经Hilbert变换恢复出的信号光场相位信息，E₀代表本振光场幅度，B代表所述光信号波特率，log代表自然对数，p.v.代表柯西主值；在恢复出各路光信号全场信息E_n(t)后，通过时钟同步和帧同步算法消除各路光信号之间的传输延时，进而通过导引序列和载波恢复算法消除各路光信号星座图之间的相对旋转，之后采用下述公式对各路信号光场进行相干叠加，

E_s(t)＝E₁(t)+E₂(t)+…+E_n(t)+…+E_N(t)(4)

由于E_n(t)中包含的原始信号光场具有一致的相位，而其包含的来源于传输和接收过程中积累的噪声信号相位是随机变化的，因而相干叠加后信号的信噪比提高了N倍。

7.根据权利要求6所述的多孔径低成本空间相干光接收机，其特征在于，在进行相干叠加后获得E_s后，采用普通相干光接收机采用的解调算法恢复出信号携带的调制信息。

8.根据权利要求6所述的多孔径低成本空间相干光接收机，其特征在于，所述本振光场由光发射机中激光器产生并伴随信号传输，或由光接收机中激光器产生并与入射光信号在所述光信号直接探测单元前合并在一起。

9.一种权利要求1所述的多孔径低成本空间相干光接收机的信号接收解调方法，其特征在于，涉及多个独立的光信号直接探测单元和统一的数字信号处理(DSP)模块，其中每个光信号直接探测单元由单一孔径光学天线、光强度探测器和模数转换器组成，信号的接收解调包括以下步骤：

空间光信号分别进入多个独立的光信号直接探测单元；

在每个光信号直接探测单元内，空间光信号被所述光学天线聚焦在光强度探测器上，由所述光强度探测器将光信号转换为电信号；再将电信号输入所述模数转换器转换为数字信号；

多个所述模数转换器输出的数字信号进入所述DSP模块；

所述DSP模块在数字域内通过Hilbert变换恢复出各路光学信号的全场信息，然后通过相干合并算法对各路光信号进行相干叠加，提高输出信号信噪比，最后进行相干解调，恢复出调制信息。