[发明专利]一种空间光通信信号处理装置和方法

说明书

本发明公开了一种空间光通信信号处理装置，包括通过光纤连接的信源接收板和信号处理电路，信源接收板包括安装在光学系统汇聚端的APD探测器和光模块，APD探测器上连接有偏置芯片，偏置芯片通过运算放大器连接单片机，信号处理电路包括主处理器FPGA以及协处理器DSP、PHY芯片和存储器DDR3；还公开了其信号处理方法；本发明的信号处理方法可以克服激光通信由于中等湍流造成的丢帧现象。

技术领域

本发明属于激光通信领域，具体涉及一种空间光通信信号处理的装置，以及其信号处理方法。

背景技术

在空间光通信系统中，信息以激光为载体，以空气为介质传输。光束的几何衰减，大气衰减和大气湍流是影响信号强度和信号质量的主要因素。

光电探测的灵敏度定义为能够探测到的最低能量，确定了在一定天气条件下的最大通信距离指标。激光在空气中传播，会受到大气湍流的影响，造成信号的衰落现象会导致误码和丢帧，需要采取一定的纠错手段来保证信息的正确性。

发明内容

为了改善空间光通信的使用效果，本发明的目的之一是提出一种空间光通信信号处理的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种空间光通信信号处理装置，包括通过光纤连接的信源接收板和信号处理电路；所述的信源接收板包括安装在光学系统汇聚端的APD探测器和通过限幅放大器与APD探测器连接的光模块一，APD探测器的输出耦合至限幅放大器，输出标准的CML电平驱动光模块一出光，通过以上操作，达到了将空间光进行直接检测后耦合到光纤中的效果，APD探测器上还连接有偏置芯片，所述偏置芯片的电流检测引脚通过运算放大器连接单片机；所述的信号处理电路包括主处理器FPGA以及连接主处理器FPGA的协处理器DSP、PHY芯片和存储器DDR3，主处理器FPGA还通过GTX接口与光模块二相连，主处理器FPGA接收PHY芯片传输过来的以太网数据并将其存储到存储器DDR3，封装成帧后通过GTX发送；GTX接收到的校验正确的数据将存储到存储器DDR3，最后发送至PHY芯片。

所述的一种空间光通信信号处理装置，其存储器DDR3采用两片独立的DDR3芯片供数据接收和发送通道分别使用。

所述的一种空间光通信信号处理装置，其主处理器FPGA通过MII接口连接PHY芯片，主处理器FPGA通过EMIF接口连接协处理器DSP。

本发明的目的之二是提出一种空间光通信信号处理方法，包括如下步骤：

信源接收板的APD探测器接收信源信号，输出幅值可变的差分信号，其幅值和接收到的光信号强度成正相关关系，输出通过限幅放大器后输出为标准CML电平，驱动光模块一出光，通过以上操作将空间光直接检测后耦合到光纤中；信号处理电路的主处理器FPGA通过GTX接口接收光模块二的数据，与PHY芯片传输过来的以太网数据分别存储至两片独立的存储器DDR3，进行数据处理后与PHY芯片交换数据，处理过程中数据采用存储器存储器DDR3缓存。

所述的一种空间光通信信号处理方法，其存储器DDR3采用两片独立的DDR3芯片分别实现据接收和发送，通过时分复用实现乒乓操作：在写低地址空间的时间段内，读高地址空间的数据。

进一步，存储器DDR3存储数据时将数据添加帧头、用户字节、校验和帧尾，通过GTX接口发送，从GTX接口接收到的数据需进行帧检测及校验操作：存储器DDR3的数据内容通过GTX发送前，将添加帧头、用户字节、校验和帧尾；从GTX接收到的数据将进行帧检测及校验，并将校验正确的数据存储至存储器DDR3。

本发明的有益效果是：本发明将空间光探测器APD管安装在光学系统的汇聚端，通过信源接收板实现光电转换的功能，输出为光纤接口，避免了长距离的高速传输线，降低了信号受到电磁辐射影响的风险，整个装置体积小质量轻，减小了安装难度；本发明的信号处理方法可以克服激光通信由于中等湍流造成的丢帧现象。

附图说明

图1是本发明信源接收板的电路原理图；