[发明专利]大气湍流抑制方法、装置及大气激光通信系统

说明书

本发明提供一种大气湍流抑制方法、装置及大气激光通信系统。其中，大气湍流抑制方法，通过设定一个预设光电流，并将接收到的大气湍流引发的光电流与预设光电流进行比较，调节APD的反偏电压，使大气湍流引起的干扰电信号与预设光电流的大气湍流引起的干扰电信号相同，从而将波动的干扰电信号转化为一个类似于直流的干扰电信号，从而抑制了大气湍流的波动以及衰落，同时，通过对空间激光通信的前端接收部分APD的增益进行自适应增益控制，来抑制大气湍流的波动以及衰落，成本低廉，占用空间小，适合轻量级飞艇的使用。同时采用大气湍流抑制方法的大气激光通信系统的误码率远低于固定增益下大气激光通信系统的误码率，提高了通信质量。

技术领域

本发明涉及空间激光通信领域，具体涉及一种大气湍流抑制方法、装置及大气激光通信系统。

背景技术

随着第五代移动通信技术(5G)的快速发展，主要问题是基站的缺乏和选址的困难，除了城市的土地资源短缺外，运营商还该考虑在偏远地区派站的成本和可行性，而基于飞艇平台建立的5G基站可以解决偏远地区和海上基站分布问题，显著提高5G服务的覆盖率和可达性。但是，由于近地大气热交换剧烈，大气湍流现象严重，而大气是限制近地激光通信可通率的主要原因，大气湍流将引起激光信号的功率起伏，从而增加误码甚至终端链路。

现有技术中，解决由大气湍流引起的闪烁问题，主要通过抑制大气湍流的波动以及衰落，包括以下几种，光学上采用多口径发射以弱化强湍流效应，但是该方法仅能降低强湍流效应，并不能稳定湍流起伏，湍流波动仍然存在，仍然会导致误码，采用大口径接收以平滑湍流起伏，首先激光通信终端体积质量限制，接收口径不能无限制增大，而目前的中小口径激光通信均对湍流的改善情况不佳；电子学上加入主动自适应系统以抑制光斑破碎，这种采用变形镜的方法，能够起到均匀化光斑分布的目的，但是对于激光强度上的变化，改善效果不明显，且整个系统运算复杂，执行带宽低，存在湍流抑制的滞后，不足以改善误码率，加入精密跟踪系统以弱化光束抖动，虽然能够稳定光斑指向，但是这种靠单一振镜的跟踪，对于光功率起伏改善不明显。

上述问题是目前亟待解决的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大气湍流抑制方法、装置及大气激光通信系统，以实现对APD的增益进行自适应控制，从而将大气湍流引起的干扰电信号的波动以及衰落进行抑制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供了一种大气湍流抑制方法，包括：

通过APD接收光信号并将光信号转化为电信号；

依据接收到的电信号获取大气湍流引发的光电流；

将光电流与预设光电流进行比较，得到误差信号；

依据误差信号调节APD的反偏电压，使大气湍流引起的干扰电信号与预设光电流的大气湍流引起的干扰电信号相同。

进一步的，依据接收到的电信号获取大气湍流激发的光电流；

通过滤波得到电信号中属于大气湍流引发的干扰电信号的方法包括；

将干扰电信号转化为大气湍流引起的光电流。

进一步的，所述依据误差信号调节APD的反偏电压，使大气湍流引起的干扰电信号与预设光电流的大气湍流引起的干扰电信号相同的方法包括：

通过PID算法依据误差信号对APD的反偏电压进行调节；

改变APD的反偏电压倍增增益的倍率，使大气湍流引起的干扰电信号与预设光电流的大气湍流引起的干扰电信号相同；

获得稳定干扰电信号，从而抑制大气湍流的波动。

进一步的，通过PID算法依据误差信号对APD的反偏电压进行调节的方法包括：