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基于全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信的混合光无线链路架构制造技术

技术编号:15651499 阅读:73 留言:0更新日期:2017-06-17 04:40
本发明专利技术公开了一种属于光载无线(Radio over Fiber,缩写为RoF)通信系统和自由空间激光通信系统技术领域中的基于全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信的混合光无线链路架构。本发明专利技术公开的基于全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信的混合光无线链路架构可以在全双工无线毫米波链路和全双工自由空间相干光激光链路之间自由切换,兼容了无线毫米波通信和自由空间相干光激光通信的双重优势,可以实现全天候通信。并且,在该混合光无线链路架构中,全双工无线毫米波链路和全双工自由空间相干光激光链路实现了激光器和光信号的共用,由此简化了混合光无线链路的整体架构。本发明专利技术公开的基于全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信的混合光无线链路架构适合于无线毫米波通信和自由空间激光通信融合的未来空间通信。

【技术实现步骤摘要】
基于全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信的混合光无线链路架构(一)
本专利技术属于光载无线(Radio-over-Fiber,缩写为RoF)通信系统和自由空间激光通信系统
(二)
技术介绍
随着云时代的来临,大数据(Bigdata)也吸引了越来越多的关注。“大数据”在互联网行业指的是这样一种现象:互联网公司在日常运营中生成、累积的用户网络行为数据。这些数据的规模是如此庞大,以至于不能用G或T来衡量。截止到2012年,数据量已经从TB(1024GB=1TB)级别跃升到PB(1024TB=1PB)、EB(1024PB=1EB)乃至ZB(1024EB=1ZB)级别。IBM的研究称,整个人类文明所获得的全部数据中,有90%是过去两年内产生的。而到了2020年,全世界所产生的数据规模将达到今天的44倍。因此,需要将“卫星云”与“地面云”结合起来,把卫星应用作为特色,提供“云上云服务”,为大数据时代的出现做好技术和平台上的准备。目前卫星通信主要是微波通信,随着航天技术应用的逐步深入,微波通信中的频率资源已经显得越来越紧张,且经常性出现频率干扰问题,数据量越来越大,传统的微波通信已经不能满足未来航天通信的需求,因此急需开发新的通信手段来弥补未来通信的不足。卫星与卫星之间的无线激光通信是一项崭新的卫星通信体制,相对于现有的卫星通信技术而言,无线激光通信具有以下技术特点和优势:通信速率高(激光通信通信速率能达到10Gbps或者更高);体积小、重量轻、功耗低;不存在频率干扰问题(由于卫星与卫星之间采用点对点无线激光通信,因此基本上不存在干扰问题);隐蔽通信和抗干扰能力更强(由于卫星激光通信具有极窄的束散角,不容易被侦察和被干扰);作用距离更远,是未来深空高速数据传输的理想技术手段。由于激光通信应用于卫星和卫星之间通信时不受大气的影响,可以很好地发挥大容量长距离的优势。但是自由光链路不能通过云层传输,这样激光通信应用于星地通信时会导致网络传输效率大幅度降低。因此,激光通信无法满足未来星地通信的全球范围、全天候、全天时的快速响应和空间信息的时空连续通信支撑。而无线毫米波通信是一种全天候、高速、稳定的通信载体。通过采用空分、频分、极化和轨道角动量复用方式,能极大地提高传输速率。同时,采用高频毫米波传输将能大大提高传输容量。尤其是作为更高频毫米波的W波段(75-110GHz),不仅可以支持更大的传输带宽和速率,还能够穿透云层实现全天候通信。因此为了实现“卫星云”与“地面云”的有效结合,需要研究星间自由空间激光通信和星地毫米波通信的融合技术。针对上述情况,本专利技术提出了一种基于全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信的混合光无线链路架构。该混合光无线链路架构可以在全双工无线毫米波链路和全双工自由空间相干光激光链路之间自由切换,兼容了无线毫米波通信和自由空间相干光激光通信的双重优势,可以实现全天候通信。并且,在该混合光无线链路架构中,全双工无线毫米波链路和全双工自由空间相干光激光链路实现了激光器和光信号的共用,由此简化了混合光无线链路的整体架构。(三)
技术实现思路
针对上述情况,本专利技术的目的是提供一种基于全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信的混合光无线链路架构。天气条件良好时采用混合光无线链路架构中的全双工无线毫米波链路进行通信,天气条件恶劣时采用混合光无线链路架构中的全双工自由空间相干光激光链路进行通信。全双工无线毫米波链路采用基于两个自由激光器的外差拍频技术产生无线毫米波信号,其中,为全双工无线毫米波链路的外差拍频过程提供本振光载波的自由激光器同时也为全双工自由空间相干光激光链路的相干接收过程提供本振光载波,为全双工无线毫米波链路的外差拍频过程提供光信号的自由激光器和光调制器同时也为全双工自由空间相干光激光链路的无线发射端提供光信号。全双工无线毫米波链路和全双工自由空间相干光激光链路激光器和光信号的共用简化了混合光无线链路的整体架构,并且,全双工无线毫米波链路和全双工自由空间相干光激光链路的互补工作模式实现了混合光无线链路的全天候通信。为了实现上述目的,本专利技术提供了一种基于全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信的混合光无线链路架构,具体方案如下;对于混合光无线链路架构中的全双工无线毫米波链路而言,在其下行传输中,一个自由激光器提供的光载波经由一个光调制器被下行数据调制后,与另一个自由激光器提供的光载波经由一个光耦合器耦合在一起。耦合在一起的已调制光载波和未调制光载波经由一个单端光电二极管外差拍频后生成无线毫米波信号。生成的无线毫米波信号经由毫米波放大器放大后,通过一个发送端天线被送入自由空间中进行传输。被一个接收端天线接收到的无线毫米波信号被送入一个无线毫米波接收机中进行处理,以恢复出原始的下行数据。全双工无线毫米波链路的上行传输过程与其下行传输过程相同。对于混合光无线链路架构中的全双工自由空间相干光激光链路而言,在其下行传输中,一个自由激光器提供的光载波经由一个光调制器被下行数据调制后(此部分与全双工无线毫米波链路的下行传输过程共用),再通过一个光放大器进行放大,然后通过一个发送端天线被送入自由空间中进行传输。被一个接收端天线接收到的光信号通过一个光发大器放大后,被送入一个外差式相干光接收机中进行处理,以恢复出原始的下行数据。外差式相干光接收机所使用的本振光源为全双工无线毫米波链路上行传输过程提供未调制光载波的自由激光器。全双工自由空间相干光激光链路的上行传输过程与其下行传输过程相同。提供已调制光载波的自由激光器和光调制器后面以及提供未调制光载波的自由激光器后面均有一个转换开关,以实现全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信之间的自由切换。本专利技术所述的基于全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信的混合光无线链路架构包括:1)混合光无线链路架构中的全双工无线毫米波链路下行传输部分:一个提供本振光载波的单模激光器;一个用于实现提供本振光载波的单模激光器在全双工无线毫米波链路和全双工自由空间相干光激光链路之间自由切换的转换开关;一个提供信号光载波的单模激光器;一个光调制器,用于将下行数据调制到信号光载波上,以生成携带下行数据的光信号;一个用于实现提供光信号的自由激光器和光调制器在全双工无线毫米波链路和全双工自由空间相干光激光链路之间自由切换的转换开关;一个光耦合器,用于实现本振光载波和已调制光载波的耦合,以生成携带下行数据的光毫米波信号;一个单端光电二极管,用于实现携带下行数据的光毫米波信号到无线毫米波信号的转变;一个毫米波放大器,用于放大携带下行数据的无线毫米波信号;一个发送端天线,用于发送携带下行数据的无线毫米波信号到自由空间中;一个接收端天线,用于从自由空间中接收携带下行数据的无线毫米波信号;一个无线毫米波接收机,用于处理接收到的携带下行数据的无线毫米波信号,以恢复出原始的下行数据;2)混合光无线链路架构中的全双工无线毫米波链路上行传输部分:一个提供本振光载波的单模激光器;一个用于实现提供本振光载波的单模激光器在全双工无线毫米波链路和全双工自由空间相干光激光链路之间自由切换的转换开关;一个提供信号光载波的单模激光器;一个本文档来自技高网
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基于全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信的混合光无线链路架构

【技术保护点】
一种基于全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信的混合光无线链路架构,其特征在于:a)在全双工无线毫米波链路下行方向:一个自由激光器提供的光载波经由一个光调制器被下行数据调制后,与另一个自由激光器提供的光载波经由一个光耦合器耦合在一起;耦合在一起的已调制光载波和未调制光载波经由一个单端光电二极管外差拍频后生成携带下行数据的无线毫米波信号;生成的携带下行数据的无线毫米波信号经由毫米波放大器放大后,通过一个发送端天线被送入自由空间中进行传输;被一个接收端天线接收到的携带下行数据的无线毫米波信号被送入一个无线毫米波接收机中进行处理,以恢复出原始的下行数据;b)在全双工无线毫米波链路上行方向:一个自由激光器提供的光载波经由一个光调制器被上行数据调制后,与另一个自由激光器提供的光载波经由一个光耦合器耦合在一起;耦合在一起的已调制光载波和未调制光载波经由一个单端光电二极管外差拍频后生成携带上行数据的无线毫米波信号;生成的携带上行数据的无线毫米波信号经由毫米波放大器放大后,通过一个发送端天线被送入自由空间中进行传输;被一个接收端天线接收到的携带上行数据的无线毫米波信号被送入一个无线毫米波接收机中进行处理,以恢复出原始的上行数据;c)在全双工自由空间相干光激光链路下行方向:一个自由激光器提供的光载波经由一个光调制器被下行数据调制后(此部分与全双工无线毫米波链路的下行方向共用),再通过一个光放大器进行放大;放大后的携带下行数据的光信号通过一个发送端天线被送入自由空间中进行传输;被一个接收端天线接收到的携带下行数据的光信号通过一个光发大器放大后,被送入一个外差式相干光接收机中进行处理,以恢复出原始的下行数据,外差式相干光接收机所使用的本振光源为全双工无线毫米波链路上行方向提供未调制光载波的自由激光器;d)在全双工自由空间相干光激光链路上行方向:一个自由激光器提供的光载波经由一个光调制器被上行数据调制后(此部分与全双工无线毫米波链路的上行方向共用),再通过一个光放大器进行放大;放大后的携带上行数据的光信号通过一个发送端天线被送入自由空间中进行传输;被一个接收端天线接收到的携带上行数据的光信号通过一个光发大器放大后,被送入一个外差式相干光接收机中进行处理,以恢复出原始的上行数据,外差式相干光接收机所使用的本振光源为全双工无线毫米波链路下行方向提供未调制光载波的自由激光器;e)在所述的混合光无线链路整体架构中:在提供携带下行数据的光信号的自由激光器和光调制器后面有一个转换开关,以实现全双工无线毫米波链路下行方向和全双工自由空间相干光激光链路下行方向对此自由激光器和光调制器的共享;在提供携带上行数据的光信号的自由激光器和光调制器后面有一个转换开关,以实现全双工无线毫米波链路上行方向和全双工自由空间相干光激光链路上行方向对此自由激光器和光调制器的共享;在为全双工无线毫米波链路下行方向提供未调制光载波的自由激光器后面有一个转换开关,以实现全双工无线毫米波链路下行方向和全双工自由空间相干光激光链路上行方向的外差式相干光接收机对此自由激光器的共享;在为全双工无线毫米波链路上行方向提供未调制光载波的自由激光器后面有一个转换开关,以实现全双工无线毫米波链路上行方向和全双工自由空间相干光激光链路下行方向的外差式相干光接收机对此自由激光器的共享。...

【技术特征摘要】
1.一种基于全双工无线毫米波通信和全双工自由空间相干光激光通信的混合光无线链路架构,其特征在于:a)在全双工无线毫米波链路下行方向:一个自由激光器提供的光载波经由一个光调制器被下行数据调制后,与另一个自由激光器提供的光载波经由一个光耦合器耦合在一起;耦合在一起的已调制光载波和未调制光载波经由一个单端光电二极管外差拍频后生成携带下行数据的无线毫米波信号;生成的携带下行数据的无线毫米波信号经由毫米波放大器放大后,通过一个发送端天线被送入自由空间中进行传输;被一个接收端天线接收到的携带下行数据的无线毫米波信号被送入一个无线毫米波接收机中进行处理,以恢复出原始的下行数据;b)在全双工无线毫米波链路上行方向:一个自由激光器提供的光载波经由一个光调制器被上行数据调制后,与另一个自由激光器提供的光载波经由一个光耦合器耦合在一起;耦合在一起的已调制光载波和未调制光载波经由一个单端光电二极管外差拍频后生成携带上行数据的无线毫米波信号;生成的携带上行数据的无线毫米波信号经由毫米波放大器放大后,通过一个发送端天线被送入自由空间中进行传输;被一个接收端天线接收到的携带上行数据的无线毫米波信号被送入一个无线毫米波接收机中进行处理,以恢复出原始的上行数据;c)在全双工自由空间相干光激光链路下行方向:一个自由激光器提供的光载波经由一个光调制器被下行数据调制后(此部分与全双工无线毫米波链路的下行方向共用),再通过一个光放大器进行放大;放大后的携带下行数据的光信号通过一个发送端天线被送入自由空间中进行传输;被一个接收端天线接收到的携带下行数据的光信号通过一个光发大器放大后,被送入一个外差式相干光接收机中进行处理,以恢复出原始的下行数据,外差式相干光接收机所使用的本振光源为全双工无线毫米波链路上行方向提供未调制光载波的自由激光器;d)在全双工自由空间相干光激光链路上行方向:一个自由激光器提供的光载波经由一个光调制器被上行数据调制后(此部分与全双工无线毫米波链路的上行方向共用),再通过一个光放大器进行放大;放大后的携带上行数据的光信号通过一个发送端天线被送入自由空间中进行传输;被一个接收端天线接收到的携带上行数据的光信号通过一个光发大器放大后,被送入一个外差式相干光接收机中进行处理,以恢复出原始的上行数据,外差式相干光接收机所使用的本振光源为全双工无线毫米波链路下行方向提供未调制光载波的自由激光器;e)在所述的混合光无线链路整体架构中:在提供携带下行数据的光信号的自由激光器和光调制器后面有一个转换开关,以实现全双工无线毫米波链路下行方向和全双工自由空间相干光激光链路下行方向对此自由激光器和光调制器的共享;在提供携带上行数据的光信号的自由激光器和光调制器后面有一个转换开关,以实现全双工无线毫米波链路上行方向和全双工自由空间相干光激光链路上行方向对此自由激光器和光调制器的共享;在为全双工无线毫米波链路下行方向提供未...

【专利技术属性】
技术研发人员:李欣颖肖江南迟楠王演祎
申请(专利权)人:李欣颖
类型:发明
国别省市:江苏,32

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