[发明专利]光下行链路系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光下行链路系统和一种在地面终端与远程终端，尤其是通信卫星或在空域中飞行的通信平台之间的光数据传输方法。

背景技术

已知采用了各种用于将光数据从远程终端传输到光地面终端的系统。这些系统的主要功能是可靠地将数据从数据源传输到光地面终端。

然而，每次在上空飞过（flyover）期间，与所述地面终端的视线（line-of-sight）通信接触是有限的。因此，由于需要在上空飞过所持续的短时间量内将大量的数据传输到光地面终端，下行链路信道的实际速度是最为重要的。

当使用光频率缩放从远程终端到地球的下行链路数据速率时，不可以平稳地提升板载（on-board）激光通信终端所需的技术复杂性、质量、功率和体积，但是一旦发射器望远镜直径变成大得使光下行链路光束所需的视线转向无法由单个高精度致动器实现，所述板载激光通信终端需要经历一个技术步骤。在所述技术步骤中，嵌套控制回路是必需的，其通常包括多轴轨道（multi-axis course）和优良的转向致动器以及复杂的光束路由（optical beam routing）和不同类型的光学传感器，这些设备一起建立了复杂的板载激光通信终端，所述板载激光通信终端的重量达数十公斤，并且需要用于容纳大口径望远镜的专门卫星结构支撑。

众所周知，质量增大，望远镜的直径比会增加大约三次方，从而导致想要安装激光通信终端的太空船经营者所涉及的发射成本固有地非线性地增加。

从SILEX、TerraSAR-X等太空示范任务可以得到较大的激光通信终端的例子。即使是准-静止的Alphasat的通信卫星（虽然它不太受视线时间减小的限制）也要面对提高下行链路容量的要求。在直达地球（direct-to-Earth）的链路方案中，因为它们包括了精密的技术，将这样大的光终端与光学地面站进行链接的花费是昂贵的，以最大程度地利用昂贵的更大的太空激光通信终端的所有功能，这明显也是为了经济的原因而进行的措施。

此外，光通信装置（像任何其它复杂的系统一样）易于出现故障，从而使它们不可靠。另外，光链路的另一个缺点是即使在相对地良好的天气下，光视线也可能受到干扰，从而使通信中断并且因而降低系统的可用性。然而，由于视线通信接触在上空飞过的短时间量后被断开并且只能够在进一步运行后在下一次在上空飞过时才可以再次建立视线通信接触（或者甚至怎样都不能再次建立），因此，传输的可靠性是重要的。

上述技术特征所出现的问题是如何达到激光通信系统使用的较低技术入门水平，使用户能够根据他们的需要提高激光通信性能。目前这问题导致针对“仅任务”定制的设计限制，每次均涉及大量的重复开发工作。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种可靠的具有高下行链路数据速率的光下行链路系统，所述光下行链路系统可用性得到增强。

本发明的另一个目的是提供一种在地面终端与远程终端之间的光数据传输方法，所述方法确保高下行链路数据速率，同时提供很高的可靠性并且可用性得到增强。

上述的目的通过一种光下行链路系统来实现，所述的光下行链路系统包括远程终端，所述远程终端具有数量为n的光通信终端（n大于或等于2）；以及地面终端，所述地面终端具有n个光学地面站的群集。采用n条光下行链路信道中的一条将每个光通信终端与相应的光学地面站连接。此外，采用n条光上行链路信道中的一条将每个光学地面站与相应的光通信终端连接。通过将所述光学地面站定位成彼此分开一段距离使所述光下行链路信道在空间上彼此分隔。所述地面终端配置成使所述n个光学地面站同步，以致于通过时分多址访问方案确保在所述n条光上行链路信道之间的精确时间分开，从而避免在所述光上行链路信道之间的重叠。

本发明的进一步目的由一种在远程终端与地面终端之间的光数据传输方法实现，所述远程终端具有n个光通信终端（其中n大于或等于2），而所述地面终端包括n个在空间上分隔的光学地面站的群集。所述方法包括以下步骤：

-建立将每个光通信终端与相应的光学地面站连接的n条光下行链路信道；

-建立将每个光学地面站与相应的光通信终端连接的n条光上行链路信道；

-通过所述n个光通信终端将来自所述远程终端的数据传输到所述地面终端的相应的光学地面站；

-将来自所述n个个别的光学地面站的控制数据经由所述相应的光上行链路信道通过时分多址访问方案的精确时间分开顺序地传输到所述相应的光通信终端，从而避免在所述光上行链路信道之间的重叠。