[发明专利]空间光通信多孔径接收装置及多孔径接收方法

说明书

本发明提出了一种空间光通信多孔径接收装置及多孔径接收方法，空间光通信多孔径接收装置：空间光学接收系统、多根空间光耦合光纤和光电信号处理系统，空间光学接收系统用于接收空间光以形成多孔径接收光信号，多孔径接收光信号对应的耦合进入多根空间光耦合光纤以形成多路光纤传输光信号。光电信号处理系统用于将多路光纤传输光信号转换为多路电信号，并对多路电信号进行电信号处理。根据本发明的空间光通信多孔径接收装置，能够大大降低大气湍流对空间光通信系统的影响，降低通信误码率，提高了空间光通信系统的稳定性和可靠性。并可以将空间光通信和地面光纤有线网紧密的结合在一起，以利用成熟的光纤通信器件对信号进行光放大等光信号处理。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种空间光通信多孔径接收装置及多孔径接收方法。

背景技术

空间光通信是空间通信领域的前沿技术，具有通信容量大、保密性好、抗电磁干扰能力强、设备体积小、重量轻、功耗低、不需要无线电频率使用许可等优点。自激光问世以来，随着光电器件水平的不断进步和提升，空间光通信也逐渐从理论和实验研究进展到了应用阶段。

作为空间光通信链路的重要组成部分，星地链路和地面水平链路中激光在大气中传输时都会受到大气湍流的干扰。大气湍流会引起大气折射率起伏，进而影响光束的传输质量，破坏光场的相干性。这些变化可以表现为光强起伏、相位起伏等形式，可能严重影响通信过程中系统的信噪比、误码率、中断概率等重要性能。

应用于缓解大气对空间光通信系统性能影响的技术有很多，其中多孔径接收技术是缓解大气湍流对空间光通信影响的重要方法之一。多孔径接收技术通常可以利用不同孔径之间大气信道的不相关性，通过独立的衰落信道为接收系统提供承载相同信号的多个副本，而所有副本同时出现强信号衰落的概率相对很小，再通过在接收端将接收到的信号以适当的方式进行合并，就可以降低信号衰落的强度并且提高空间通信系统的性能。多孔径接收技术在空间光通信应用中有许多潜在的优势。例如，多孔径接收技术在无线电频率技术中已经得到过充分的研究和广泛的应用。同时，在大气信道中，光学波前的相干长度通常在厘米量级，因此，多个接收望远镜的间距仅需要设置为几厘米以上，就可以认为各个衰落信道之间是相互独立的，那么这使得多孔径接收技术可以很容易在空间光通信系统中得以实现。此外，多孔径接收技术除了能减轻大气衰减效果，从经济效益角度看，多个小面积孔径接收望远镜的生产成本要远远低于单个大孔径接收望远镜的生产成本。同时，多孔径接收，多信道通信的结构也使得它能够降低像鸟等障碍物对激光信号造成暂时性遮挡的可能性。

传统的空间光通信多孔径接收技术主要是将光信号经过空间光路传输以及接收光学系统聚焦，直接照射到光电探测器进行接收和后续的光电信号处理，然而，目前地面通信网络的主干网大部分已为光纤通信网络，光纤通信中的光信号处理器件已非常成熟，便于在光域将信号进行放大和处理。因此，传统的空间光探测接收方式已经越来越不能满足和适应未来对空间光通信发展的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何降低大气湍流对空间光通信系统性能的影响，提供一种空间光通信多孔径接收装置及多孔径接收方法。

本发明提出一种空间光通信多孔径接收装置，包括：

空间光学接收系统，用于接收空间光以形成多孔径接收光信号；

多根空间光耦合光纤，用于供所述多孔径接收光信号对应的耦合进入多根所述空间光耦合光纤以形成多路光纤传输光信号；

光电信号处理系统，用于将多路所述光纤传输光信号转换为多路电信号，并对多路所述电信号进行电信号处理。