CN105141371A - 一种空间通信方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空间通信的方法、装置及系统，其中，所述方法包括：将待发送信号加载在紫外光激光波束上向空间发送；从空间接收到加载了所述待发送信号的紫外光激光波束后，从中恢复出所述待发送信号。本申请采用紫外光激光波束在空间中传输信号，可提供高达10Gbps量级以上的数据传输率；在传输过程中采用的DH-PIM调制也提高了带宽利用率和信道容量；使用紫外光激光波束可减小发射、接收装置的体积；由于在紫外光激光光谱区，已有高接收灵敏度的接收器，可增加紫外光激光的接收范围，进而降低了紫外光激光的捕获、对准和跟踪精度。

Description

一种空间通信方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及空间通信领域，尤其涉及一种空间通信的方法、装置及系统。

背景技术

空间通信，尤其是卫星通信主要采用微波(主要是红外波段)通信方式。随着空间技术，特别是轨道运载及卫星通信技术的发展和成功运行，空间通信成为现代通信网的一个重要组成部分。

目前空间通信存在以下不足：

由于红外波的波长较长，收发天线较大，使得空间通信中的系统体积和重量都比较庞大。

以微波为载体的空间通信技术存在容量不足的弱点，无法满足日益增长的数据容量需求。

由于空间通信中的通信双方距离遥远，双方通信位置不确定以及双方通信装置的振动，对双方通信装置捕获、对准和跟踪信号的能力均有要求；而目前红外波的接收装置灵敏度有限，这就使得在以红外波段进行空间传输时，要求双方通信装置的捕获、对准和跟踪精度高，加深了空间通信的技术难度。

因此，需找一种新的空间通信方法来弥补现有技术中以红外波段在空间中传输数据存在的不足，势在必行。

发明内容

本发明提供了一种空间通信的方法、装置及系统，以解决如何避免上述现有技术中以红外波段在空间中传输数据存在的不足的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种空间通信的方法，其中，所述方法包括：

将待发送信号加载在紫外光激光波束上向空间发送；

从空间接收到加载了所述待发送信号的紫外光激光波束后，从中恢复出所述待发送信号。

可选的，所述将待发送信号加载在紫外光激光波束上向空间发送，包括：

对待发送信号进行双头脉冲间隔调制DH-PIM；

将DH-PIM信号加载在紫外光激光波束上向空间发送。

可选的，所述从空间接收到加载了所述待发送信号的紫外光激光波束后，从中恢复出所述待发送信号，包括：

从空间接收加载了所述待发送信号的紫外光激光波束；

对该接收的紫外光激光波束进行光电转换；

对转换后的电信号进行双头脉冲间隔解调，获得所述待发送信号。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种用于空间通信的发送装置，所述装置包括：信号加载模块和信号发送模块，其中，

信号加载模块，用于将待发送信号加载在紫外光激光波束上；

所述信号发送模块，用于将加载了待发送信号的紫外光激光波束向空间发送。

可选的，所述装置还包括：

调制模块，用于将待发送信号进行双头脉冲间隔调制DH-PIM；

所述信号加载模块，用于将DH-PIM信号加载在紫外光激光波束上。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种用于空间通信的接收装置，所述接收装置包括：

紫外光激光波束接收模块，用于从空间接收加载了待发送信号的紫外光激光波束；

光电转换模块，用于对紫外光激光波束接收模块接收的紫外光激光波束进行光电转换。

可选的，所述装置还包括解调模块；

解调模块，用于在光电转换后的电信号为双头脉冲间隔调制DH-PIM信号时，对所述DH-PIM信号进行双头脉冲间隔解调，获得所述待发送信号。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种用于空间通信的系统，所述系统包括：

如上所述的发送装置；以及，如上所述的接收装置。

上述技术方案采用紫外光激光波束在空间中传输信号，其载波频率比红外微波高出几个数量级，可提供高达10Gbps量级以上的数据传输率，此外，在传输过程中采用的DH-PIM调制也提高了带宽利用率和信道容量；由于工作波长越短，所需的收发天线口径就越小，使用紫外光激光波束可减小了发射、接收装置的体积；由于在紫外光激光光谱区，已有高接收灵敏度的接收器，如光电倍增管，可增加紫外光激光的接收范围，进而降低了紫外光激光的捕获、对准和跟踪精度。

附图说明

图1为本发明实施例的空间通信的方法流程图；

图2为本发明实施例的空间通信的发送装置结构示意图；

图3为本发明实施例的空间通信的接收装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1为本发明实施例的空间通信的方法流程图。

S101将待发送信号加载在紫外光激光波束上向空间发送；

可选的，所述S101包括：

对待发送信号进行双头脉冲间隔调制(DH-PIM,dualheadei-pulseintervalmodulation)；

将DH-PIM信号加载在紫外光激光波束上向空间发送。

每个DH-PIM信号所包含的时隙数是变化不固定的。

设DH-PIM信号S_k由头部时隙和后续的m个空时隙组成，其中：

$m\left\{\begin{array}{cc}k,& k<2^M-1\\ 2^M-1-k,& k\&GreaterEqual;2^M-1\end{array}\right.,$ k为DH-PIM信号表示的十进制数；

当k＜2^M-1时，头部时隙为H₁，H₁起始脉冲宽度为0.5α个时隙；当k≥2^M-1时，头部时隙为H₂，H₂起始脉冲宽度为α个时隙，α为整数。

如果考虑脉冲可能发生粘连导致码间串扰,还可在头部时隙中加若干空时隙作为保护有效时隙，如当k＜2^M-1时，头部时隙为H₁，H₁起始脉冲宽度为0.5α个时隙，其后为0.5α+1个保护空时隙；当k≥2^M-1时，头部时隙为H₂，H₂起始脉冲宽度为α个时隙，其后为1个保护空时隙，此时头部时隙由α+1个时隙组成。

DP-PIM调制方式相对现有的其他脉冲调制方式，如脉冲位置调制PPM、数字秒冲间隔调制DPIM，已调信号长度的取值范围大大减小，从而更进一步地减小了平均信号时间，提高了带宽利用率和信道容量。

S102从空间接收到加载了所述待发送信号的紫外光激光波束后，从中恢复出所述待发送信号。

可选的，步骤S102包括:

从空间接收加载了所述待发送信号的紫外光激光波束；

对该接收的紫外光激光波束进行光电转换；

对转换后的电信号进行双头脉冲间隔解调，获得所述待发送信号。

双头脉冲间隔解调的过程为现有技术，此处不再累述。

可选的，可利用光电倍增管从空间接收加载了所述待发送信号的紫外光激光波束，由于光电倍增管有较高的接收灵敏度，可增加紫外光激光的接收范围，进而降低了紫外光激光的捕获、对准和跟踪精度。

综上，上述技术方案采用紫外光激光波束在空间中传输信号，其载波频率比红外微波高出几个数量级，可提供高达10Gbps量级以上的数据传输率，此外，在传输过程中采用的DH-PIM调制也提高了带宽利用率和信道容量；由于工作波长越短，所需的收发天线口径就越小，使用紫外光激光波束可减小了发射、接收装置的体积；另外，由于在紫外光激光的光谱区，已有高接收灵敏度的接收器，如光电倍增管，可增加紫外光激光的接收范围，进而降低了紫外光激光的捕获、对准和跟踪精度。

图2为本发明实施例的空间通信的发送装置结构示意图。

所述装置包括：信号加载模块和信号发送模块，其中，

信号加载模块，用于将待发送信号加载在紫外光激光波束上；

所述信号发送模块，用于将加载了待发送信号的紫外光激光波束向空间发送。

可选的，所述装置还包括：

调制模块，用于将待发送信号进行双头脉冲间隔调制DH-PIM；

所述信号加载模块，用于将DH-PIM信号加载在紫外光激光波束上。

每个双头脉冲间隔调制(DH-PIM,dualheadei-pulseintervalmodulation)信号所包含的时隙数是变化不固定的。

设DH-PIM信号S_k由头部时隙和后续的m个空时隙组成，其中：

$m\left\{\begin{array}{cc}k,& k<2^M-1\\ 2^M-1-k,& k\&GreaterEqual;2^M-1\end{array}\right.,$ k为DH-PIM信号表示的十进制数；

当k＜2^M-1时，头部时隙为H₁，H₁起始脉冲宽度为0.5α个时隙；当k≥2^M-1时，头部时隙为H₂，H₂起始脉冲宽度为α个时隙，α为整数。

如果考虑脉冲可能发生粘连导致码间串扰,还可在头部时隙中加若干空时隙作为保护有效时隙，如当k＜2^M-1时，头部时隙为H₁，H₁起始脉冲宽度为0.5α个时隙，其后为0.5α+1个保护空时隙；当k≥2^M-1时，头部时隙为H₂，H₂起始脉冲宽度为α个时隙，其后为1个保护空时隙，此时头部时隙由α+1个时隙组成。

DP-PIM调制方式相对现有的其他脉冲调制方式，如脉冲位置调制PPM、数字秒冲间隔调制DPIM，已调信号长度的取值范围大大减小，从而更进一步地减小了平均信号时间，提高了带宽利用率和信道容量。

综上，上述技术方案采用紫外光激光波束在空间中传输信号，其载波频率比红外微波高出几个数量级，可提供高达10Gbps量级以上的数据传输率；由于工作波长越短，所需的发射天线口径就越小，使用紫外光激光波束可减小发射装置的体积。

图3为本发明实施例的空间通信的接收装置结构示意图。

所述接收装置包括：

紫外光激光波束接收模块，用于从空间接收加载了待发送信号的紫外光激光波束；

光电转换模块，用于对紫外光激光波束接收模块接收的紫外光激光波束进行光电转换，得到电信号。

可选的，所述装置还包括解调模块；

解调模块，用于在转换后的电信号为双头脉冲间隔调制DH-PIM信号时，对所述DH-PIM信号进行双头脉冲间隔解调，获得所述待发送信号。

双头脉冲间隔解调的过程为现有技术，此处不再累述。

综上，上述技术方案采用紫外光激光波束在空间中传输信号，其载波频率比红外微波高出几个数量级，可提供高达10Gbps量级以上的数据传输率，此外，在传输过程中采用的DH-PIM调制也提高了带宽利用率和信道容量；由于工作波长越短，所需的接收天线口径就越小，使用紫外光激光波束可减小接收装置的体积；另外，由于在紫外光激光的光谱区，已有高接收灵敏度的接收器，如光电倍增管，可增加紫外光激光的接收范围，进而降低了紫外光激光的捕获、对准和跟踪精度。

本发明实施例还提供了一种用于空间通信的系统，所述系统包括如上所述的接收装置和发送装置。

该系统采用紫外光激光波束在空间中传输信号，其载波频率比红外微波高出几个数量级，可提供高达10Gbps量级以上的数据传输率，此外，在传输过程中采用的DH-PIM调制也提高了带宽利用率和信道容量；由于工作波长越短，所需的收发天线口径就越小，使用紫外光激光波束可减小发射、接收装置的体积；另外，由于在紫外光激光的光谱区，已有高接收灵敏度的接收器，如光电倍增管，可增加紫外光激光的接收范围，进而降低了紫外光激光的捕获、对准和跟踪精度。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

需要说明的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种空间通信的方法，其特征在于，所述方法包括：

将待发送信号加载在紫外光激光波束上向空间发送；

从空间接收到加载了所述待发送信号的紫外光激光波束后，从中恢复出所述待发送信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将待发送信号加载在紫外光激光波束上向空间发送，包括：

对待发送信号进行双头脉冲间隔调制DH-PIM；

将DH-PIM信号加载在紫外光激光波束上向空间发送。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从空间接收到加载了所述待发送信号的紫外光激光波束后，从中恢复出所述待发送信号，包括：

从空间接收加载了所述待发送信号的紫外光激光波束；

对该接收的紫外光激光波束进行光电转换；

对转换后的电信号进行双头脉冲间隔解调，获得所述待发送信号。

4.一种用于空间通信的发送装置，其特征在于，所述装置包括：信号加载模块和信号发送模块，其中，

信号加载模块，用于将待发送信号加载在紫外光激光波束上；

所述信号发送模块，用于将加载了待发送信号的紫外光激光波束向空间发送。

5.如权利要求4所述的发送装置，其特征在于，所述装置还包括：

调制模块，用于将待发送信号进行双头脉冲间隔调制DH-PIM；

所述信号加载模块，用于将DH-PIM信号加载在紫外光激光波束上。

6.一种用于空间通信的接收装置，其特征在于，所述接收装置包括：

紫外光激光波束接收模块，用于从空间接收加载了待发送信号的紫外光激光波束；

光电转换模块，用于对紫外光激光波束接收模块接收的紫外光激光波束进行光电转换。

7.如权利要求6所述的接收装置，其特征在于，所述装置还包括解调模块；

解调模块，用于在光电转换后的电信号为双头脉冲间隔调制DH-PIM信号时，对所述DH-PIM信号进行双头脉冲间隔解调，获得所述待发送信号。

8.一种用于空间通信的系统，其特征在于，所述系统包括：

如权利要求4～5中任一项所述的发送装置；以及，

如权利要求6～7中任一项所述的接收装置。