[发明专利]面向空间信息网络的光和微波混合传输系统

说明书

本发明公开了一种面向空间信息网络的光和微波混合传输系统。本发明包括地面收发装置和卫星收发装置。地面收发装置包括地上光与微波信号发射系统、地上光与微波信号接收系统、地上跟瞄子系统，地上跟瞄子系统分别通过微波判决信号和光发射天线姿态调整信号分别来控制地上光与微波信号的发射系统和地上光与微波信号接收系统；卫星收发装置包括卫星上光与微波信号的接收和交换转发系统、卫星上光与微波信号发射系统、卫星上跟瞄子系统，卫星上跟瞄子系统分别与卫星上光与微波信号的接收和交换转发系统、卫星上光与微波信号发射系统连接。本发明无间断传输通信的同时，增加了系统的传输速率，提高系统容量。

技术领域

本发明涉及空间信息网络的通信技术领，具体地涉及一种面向空间信息网络的光和微波混合传输系统。

背景技术

随着社会化信息程度的不断提高，一方面用户对高速多媒体业务需求不断增长，另一方面抗震救灾、军事斗争等对热点区域信息获取的时效性、方位性、灵活性的要求也越来越高。这就要求未来的卫星通信系统，能够实现不同轨道和相同轨道上的多种类型卫星系统和近地面飞行器系统，按照空间资源和位置优化配置，互通互联，构成动态的智能化体系即空间信息网，从而降低卫星网络对地面的依赖程度，以更加灵活和快捷的方式为全球用户提供服务。

空间信息网络以相对地面静止的同步轨道地球卫星GEO(Geosynchronous EarthOrbit)和平流层飞艇(或气球)为骨干网络，中低轨卫星MEO/LEO(Low Earth Orbit，MediumEarth Orbit)、有人/无人飞机、地面站作为接入层节点以及终端接入骨干网络，实现多卫星、多地面网关，以及空间站的互联互通，向上向下为各种空间任务提供更好的通信保障[10-15]。其中，通信卫星子网主要包含系统中各种通信卫星，这些卫星一般都处于LEO/MEO/GEO/HEO(High Earth Orbit，高地球轨道)，如图1所示。该系统具有：1)全球无缝覆盖能力；2)组网机动灵活，网络拓扑动态变换；3)可适用于卫星通信链路距离远等特殊环境，从而有效解决边远地区通信问题等优点。在当前得到了学术界、工业界以及军方的高度关注和重视，是卫星通信研究的热点之一。

由于其空间信道特性的限制，传统的基于微波的卫星通信系统有1Gb/s以上的通信“速率瓶颈”。这些因素的存在，基于微波传输的星上电交换技术，难以适应未来高速、宽带通信的需求。基于激光的卫星通信被认为是解决上述问题的有效手段。相比与基于微波通信的卫星系统，基于光的卫星传输系统具有系统容量高、传输速率高、收发体积小、重量轻、功耗低、抗多径衰落能力强以及保密性高等优点。在实际网络系统中,要实现卫星间的通信，星上光交换是必要解决的关键问题之一。因此，探索新型的基于光传输系统的星上交换技术是空间信息网络发展的一个必然趋势。此外，虽然基于光载波的卫星通信技术在空间信息网络具有重要的应用价值，但是在网络中的卫星与地面通信过程中，其传输性能受大气条件影响较大，特别是在透过雾和云时，激光信号会被强烈地吸收，导致接收光强大大削弱，并使通信系统性能变差甚至可能通信失效。在晴朗的天气下，也会因为大气湍流为导致光强闪烁(Scintillation)而使通信质量降低。因此，综合考虑各种潜在因素，应该充分联合微波和光通信技术的优点，采用光与微波共存、混合的传输模式，来实现GEO之间、GEO和LEO、LEO之间、GEO到地、GEO到MEO、MEO之间等各种数据链路和中继链路全天候的畅通。

因此，为了满足未来用户对高实时性海量数据业务的需求，发展基于光电混合传输的空间信息网络，是当前卫星通信网络研究的主流方向，且该方向是势在必行的。

发明内容

本发明的目的是针对现有空间信息网络的通信技术中的缺陷，提供一种面向空间信息网络的光和微波混合传输系统。