申请/专利权人：中国计量大学

申请日：2022-02-09

公开（公告）日：2023-09-29

公开（公告）号：CN114598390B

主分类号：H04B10/118

分类号：H04B10/118;H04B10/50;H04B10/516;H04B10/54;H04B7/185;H04L1/06;H04B7/0413;H04L27/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.09.29#授权;2022.06.24#实质审查的生效;2022.06.07#公开

摘要：本发明公开了一种多发多收空频分组码OFDM卫星激光通信系统及方法，系统包括发射端、星上终端、接收端、发射端与星上终端之间的上行链路和星上终端与接收端之间的下行链路，其中，所述发射端和接收端设置在地面，发射端向上发射激光束，通过上行链路，经大气信道中大气湍流影响后被星上终端接收；所述星上终端向下发射激光束，通过下行链路，经大气信道中大气湍流影响后被地面接收端接收。本发明在卫星激光通信系统中将SFBC编码OFDM技术与MIMO空间分集技术相结合，在扩大通信容量、减少信道的频率选择性衰落效应的基础上有效改善了系统的通信性能，在星地激光通信等领域有着重要的应用前景。

主权项：1.一种多发多收空频分组码OFDM卫星激光通信方法，其特征在于，基于的多发多收空频分组码OFDM卫星激光通信系统包括发射端、星上终端、接收端、发射端与星上终端之间的上行链路和星上终端与接收端之间的下行链路，其中，所述发射端和接收端设置在地面，发射端向上发射激光束，通过上行链路，经大气信道中大气湍流影响后被星上终端接收；所述星上终端向下发射激光束，通过下行链路，经大气信道中大气湍流影响后被地面接收端接收；所述发射端包括串并转换器、MQAM映射器、SFBC编码器、IFFT单元、添加CP单元、LZ-MZM调制器、激光器、第一光学带通滤波器和第一发射天线阵列，其中，串并转换器、MQAM映射器、SFBC编码器、IFFT单元、添加CP单元、LZ-MZM调制器、第一光学带通滤波器和第一发射天线阵列依次连接，激光器与LZ-MZM调制器连接，IFFT单元、添加CP单元、LZ-MZM调制器、激光器和第一光学带通滤波器均设置j个，第一发射天线阵列包括j根第一发射天线；所述星上终端包括依次连接的第一接收天线阵列、放大器、第二光学带通滤波器、光电探测器、移除CP单元、FFT单元、SFBC解码器、MQAM解映射器和并串转换器，其中，第一接收天线阵列包括i根第一接收天线，接收上行链路发送的光信号，放大器、第二光学带通滤波器、光电探测器、移除CP单元和FFT单元均设置i个；所述星上终端还包括第二串并转换器、第二MQAM映射器、第二SFBC编码器、第二IFFT单元、第二添加CP单元、第二LZ-MZM调制器、第二激光器、第三光学带通滤波器和第二发射天线阵列，其中，第二串并转换器、第二MQAM映射器、第二SFBC编码器、第二IFFT单元、第二添加CP单元、第二LZ-MZM调制器、第三光学带通滤波器和第二发射天线阵列依次连接，第二激光器与第二LZ-MZM调制器连接，第二IFFT单元、第二添加CP单元、第二LZ-MZM调制器、第二激光器和第三光学带通滤波器均设置j个，第二发射天线阵列包括j根第二发射天线；所述接收端包括依次连接的第二接收天线阵列、第二放大器、第四光学带通滤波器、第二光电探测器、第二移除CP单元、第二FFT单元、第二SFBC解码器、第二MQAM解映射器和第二并串转换器，其中，第二接收天线阵列包括i根第二接收天线，接收星上终端发送的光信号，第二放大器、第四光学带通滤波器、第二光电探测器、第二移除CP单元和第二FFT单元均设置i个方法包括以下步骤：S10，地面的发射端向上发射激光束，通过上行链路，经大气信道中大气湍流影响后被星上终端接收；S20，星上终端向下发射激光束，通过下行链路，经大气信道中大气湍流影响后被地面的接收端接收；其中，S10包括以下步骤：S11，将要发送的上行第一信号首先经过串并转换器信息流从串行转换为并行；S12，通过MQAM映射器转换，其中进制M由分配的比特数确定，映射信号通过SFBC编码器编码后输出j块信号向量分别为S1,S2,...,Sj；S13，对编码后的每块信号向量进行快速傅里叶逆变换IFFT、添加循环前缀CP比特，以提高系统性能；S14，经过马赫-增德尔LZ-MZM调制器，并将其加载到激光束上进行光强度调制，将电信号转换后的光信号再用第一光学带通滤波器滤除噪声后由第一、第二、…、第j个第一发射天线发送出去，经大气信道中大气湍流影响后被星上终端接收；S15，星上终端的i根第一接收天线分别接收地面发射端发送的j个不同路径的光信号，接收到的光信号由放大器放大后通过第二光学带通滤波器，再通过光电探测器进行光电转换，其中，第二光学带通滤波器用于限制光电探测器检测到的背景辐射噪声量；S16，移除循环前缀CP，再进行快速傅里叶变换FFT，接着对编码信号进行SFBC解码，然后将信号经过MQAM解映射将复杂信号转换为原始位序列，再通过并串转换得到上行第二信号；S20包括以下步骤：S21，将要发送的下行第一信号首先经过串并转换信息流从串行转换为并行，之后通过第二MQAM映射器转换，其中进制M由分配的比特数确定；S22，映射信号通过第二SFBC编码器，第二SFBC编码器编码后输出j块信号向量分别为S1,S2,...,Sj；S23，对编码后的每块信号向量进行快速傅里叶逆变换IFFT、添加循环前缀CP比特以提高系统性能；S24，经过马赫-增德尔LZ-MZM调制器，并将其加载到激光束上进行光强度调制，将电信号转换后的光信号再用第三光学带通滤波器滤除噪声后在星上终端由第一、第二、…、第j个第二发射天线发送出去，经大气信道中大气湍流影响后被地面接收端接收；S25，地面的接收端中的i根第二接收天线分别接收星上终端发送的j个不同路径的光信号，接收到的光信号由第二放大器放大后通过第四光学带通滤波器，再通过第二光电探测器进行光电转换，第四光学带通滤波器用于限制第二光电探测器检测到的背景辐射噪声量；S26，移除循环前缀CP，再进行快速傅里叶变换FFT，接着对编码信号进行SFBC解码，然后将信号经过MQAM解映射将复杂信号转换为原始位序列，再通过并串转换得到下行第二信号；其中，所述上行第一信号和下行第一信号为原始信号，上行第二信号和下行第二信号为原始信号受联合衰减大气信道影响后的信号；所述第v个第一接收天线处的解调接收信号表示为： 其中yv＝yv[0],...,yv[n-1]T，是第u个第一发射天线处的发射信号，其中N为OFDM子载波个数，q为SFBC系统的符号周期，Wv＝Wv[0],...,Wv[N-1]T为加性高斯白噪声，Iv,u为第u个发射天线和第v个接收天线之间的信道增益矩阵；包括指数威布尔EW分布分析，其不仅对任意湍流强度的光强概率密度具有普适性，还表征孔径平均效应的影响，EW分布的概率密度函数为： 其中，I表示辐照度强度；α0是一个依赖于孔径大小的形状参数，β0是另一个与闪烁指数相关的形状参数，η0是一个与平均辐照度强度值有关的比例参数，这些参数的表达式如下： 其中，σI表示闪烁指数，g1α,β被定义如下： 根据大气湍流中激光传播的马尔可夫近似和几何光学近似，可得到激光在大气中传输的到达角起伏服从瑞利分布，其概率密度表达式如下： 上式中为高斯光束在柯尔莫戈洛夫湍流下到达角起伏的方差；所述上行链路EW分布的概率密度函数的闭合表达式为： 其中，I1为上行链路的光强，wi为到达角起伏的i点Gaussian-Hermite近似系数，I为平均接收光强。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国计量大学 多发多收空频分组码OFDM卫星激光通信系统及方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD