[实用新型]自由空间光通信串并行组合中继装置

说明书

本实用新型公开了一种自由空间光通信串并行组合中继装置，它包括M条并行传送链路，每一条链路又由N个串行AF中继节点组成；其中M、N为正整数，M≥2,N个AF中继节点安放在发射端到接收端的直线上，将发射端到接收端的直线分成N+1等份。本实用新型设计较纯粹的串行中继链路或并行中继链路而言，可以进一步扩大信号的覆盖范围，提高通信抗大气湍流能力，以及增加系统信道容量；相对于译码转发(DF)中继方式，放大转发(AF)可以降低成本同时简化系统的设计，提高了系统设计的灵活性且易于实用。

技术领域

本实用新型涉及一种自由空间光通信串并行组合中继装置。

背景技术

自由空间光通信(Free Space Optical-Communication,FSO)也称为大气光通信，是一种在不需要光纤的情况下通过激光信号在大气信道下传播实现的双向通信系统，被认为是解决“最后一公里”问题的最佳可行方法。它具有低功率损耗、无需频谱许可证、高传输速率、成本低、安全性好等优势，在复杂情况中可以简单快速的建立高速通信链路，并且抗干扰能力强，所以此技术所涉及的领域非常广泛，可用于航天通信、军事事业、人民日常生活中等。然而单跳的FSO链路受制于大气湍流导致的衰落，其通信距离不能超过几千米。为了扩大信号的覆盖范围，我们将采用中继技术。通过引入中继技术，通信长链路被分解成多条短链路，发射机到接收机的通信可靠性能够得到有效地提升。

对于FSO领域中继系统链路分为串行和并行两种方式，2013年Mohammadreza A.等学者对两种方式下系统中断性能的研究为光链路的设计提供了理论依据。多跳传输作为一种串行中继传输方案，也是目前的研究热点。FSO系统中继节点的处理可以采用放大转发(AF)和译码转发(DF)两种方式，译码转发的通信可靠性高，但结构比较复杂、成本高、难于实现，而放大转发的成本较低、结构简单，其中AF方式的系统对信号可以通过光放大方式，也可以转换到电域进行放大转发。

对于实际通信链路设计中，应该按照实际情况来选择串行中继方式和并行中继方式，不应该局限于只采用串行或并行的一种方式。串并行同时存在的通信系统才是更加符合实际运用中。目前，只有在2014年土耳其学者Sasan Zhalehpour和Murat Uysal研究了并行中继FSO系统的性能，每个并行中继链路中又包含了若干个解码和转发的串行中继，利用路径最佳选择协议(m-bp)，找出中断概率最低的链路，文中使用的是BPPM技术，而相比BPPM技术，利用正交频分复用(OFDM)技术可以产生更高的数据速率，也可以有效地抑制符号间干扰(ISI)，因其抵抗频率选择性衰落和窄带噪声能力强，较高的频带利用率，可以很好地抑制大气信道引起的随机衰落效应。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有的不足，提供一种自由空间光通信串并行组合中继装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种自由空间光通信串并行组合中继装置，它包括M条并行传送链路，每一条链路又由N个串行AF中继节点组成；其中M、N为正整数，M≥2,N个AF中继节点安放在发射端到接收端的直线上，将发射端到接收端的直线分成N+1等份。

进一步地，每一个中继节点由接收端R_X和发射端T_X组成，所述发射端T_X包括依次相连的第一巴特沃斯低通滤波器、第一I/Q混频器、第一带通滤波器、铌酸锂马赫-曾德尔调制器、第一光带通滤波器和第一发射天线；所述铌酸锂马赫-曾德尔调制器还连接有第一激光器；所述接收端R_X包括依次相连的第二接收天线、幅度放大器、光混频器、第二光带通滤波器、第二光电探测器、第二带通滤波器、第二I/Q混频器和第二巴特沃斯低通滤波器；其中，所述光混频器上还连接有第二激光器。

进一步地，所述中继节点中的接收端R_X和发射端T_X之间通过AF中继结构实现放大转发，所述AF中继结构包括依次相连的第一接收天线、第一光电探测器、Ge放大器、电光转换电路、第二发射天线。