專利名稱：基于垂直分層空時編碼的自由空間mimo光通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種激光通信系統(tǒng)，具體涉及一種 基于垂直分層空時編碼的自由空間MIMO光通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通信分為有線通信和無線通信。有線通信又包括電纜通信和光纖通信； 無線通信則包括微波通信和激光通信。
有線通信需要架設(shè)通信線路，建設(shè)周期長、費(fèi)用高、施工難度大。無線 通信不受線路的制約，具有有線通信無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因而，得到了較快的 發(fā)展。目前，通信信息量急劇增大，急需擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，提高通信流量， 以滿足人們工作、學(xué)習(xí)的需要。但無線通信中的微波通信，頻譜資源有限、 通信容量較小、誤碼率高。
無線激光通信以激光束作為信息載體，結(jié)合了光纖通信和微波等傳統(tǒng)無 線通信的優(yōu)勢，具有無電磁干擾、組網(wǎng)機(jī)動靈活、安裝維護(hù)方便、通信可靠 性高、保密性好、性能價格比優(yōu)、無需頻率許可等優(yōu)點(diǎn)，可傳輸多種速率的 數(shù)據(jù)、話音、圖像，成為一種新興的寬帶無線接入方式。
傳統(tǒng)的無線激光通信技術(shù)(即單輸入單輸出系統(tǒng)，SISO)，在發(fā)射端 利用激光器將信號調(diào)制成光信號，然后在接收端通過探測器檢測光強(qiáng)而獲 取信號。按照檢測方式，光通信分為強(qiáng)度調(diào)制式和外差式，外差式光通信由 于復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)技術(shù)和昂貴的費(fèi)用，應(yīng)用范圍受到了很大的限制。目前使用的無線光通信系統(tǒng)，主要是強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測式。其光載波的
頻率很高，光通信系統(tǒng)的信號帶寬可以超過THz。然而，受光色散和電子器 件速度的限制，現(xiàn)有光通信系統(tǒng)的通信碼速率常常被限制在10 Gb/s或者更 低，傳輸信號易受大氣隨機(jī)信道影響。光通信所固有的大容量、高速率等優(yōu) 點(diǎn)受到限制。
如果采用更高階的調(diào)制技術(shù)和更優(yōu)良的信道編碼方法，使現(xiàn)有單輸入單 輸出(Single Input Single Output, SISO)光通信系統(tǒng)盡可能地接近系統(tǒng)的信 道容量，勢必在很大程度上增加系統(tǒng)中電子器件的制造技術(shù)難度和制造成 本，而這種方法也不太可能實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于垂直分層空時編碼的MIMO光通信系統(tǒng)， 可提高通信碼速率，減小大氣隨機(jī)信道的影響。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種基于垂直分層空時編碼的自由空間 MIMO光通信系統(tǒng)，包括發(fā)射端子系統(tǒng)和接收端子系統(tǒng)，發(fā)射端子系統(tǒng)包 括依次相連接的信息源、分接器、分層空時編碼器、調(diào)制及驅(qū)動電路陣列、 激光器陣列和光學(xué)發(fā)射天線陣列，接收端子系統(tǒng)包括信道估計(jì)以及依次相連 接的光學(xué)接收天線陣列、探測器陣列、線性判決反饋均衡器、分層空時編碼 譯碼器、復(fù)接器和信宿，信道估計(jì)分別與所有的探測器和線性判決反饋均衡 器相連接。
本發(fā)明光通信系統(tǒng)的特征還在于，
光學(xué)發(fā)射天線陣列由相互獨(dú)立的、并行的多副光學(xué)發(fā)射天線組成。 多副光學(xué)發(fā)射天線，發(fā)射孔徑之間的距離為&、接收孔徑為0。傳輸
距離為i:。調(diào)制及驅(qū)動電路陣列由數(shù)量與光學(xué)發(fā)射天線相同的、并行的調(diào)制及驅(qū)動 電路組成。
激光器陣列由數(shù)量與光學(xué)發(fā)射天線相同的、并行的激光器組成。 光學(xué)接收天線陣列由相互獨(dú)立的多副光學(xué)接收天線組成，每副光學(xué)接收 天線都與相應(yīng)探測器相對應(yīng)。
光學(xué)接收天線的數(shù)量大于或等于光學(xué)發(fā)射天線的數(shù)量。 探測器陣列由數(shù)量與光學(xué)接收天線數(shù)量相同的探測器組成。 光學(xué)發(fā)射天線陣列和光學(xué)接收天線陣列均為圓陣列。 本發(fā)明的有益效果是-
1. 將高速線上的數(shù)據(jù)分解到若干個低速數(shù)據(jù)線上進(jìn)行并行傳輸，在接收 端利用多個天線進(jìn)行接收，經(jīng)檢測及處理后即可恢復(fù)原始信號。充分利用空
間傳播中的多徑分量，在同一頻帶上使用多個數(shù)據(jù)通道(MIMO子信道)發(fā) 射信號，從而使得系統(tǒng)容量隨著天線數(shù)量的增加而線性增加。
2. 信道容量的增加不需要占用額外的帶寬，也不需要消耗額外的發(fā)射功 率，可以有效提高系統(tǒng)的容量。
3. 可以和多種信道編碼(如RS碼、Turbo碼和LDPC碼等)技術(shù)相結(jié) 合，進(jìn)一步提高通信系統(tǒng)的可靠性，也可以與多種新技術(shù)相融合(如STBC、 OFDM等)，進(jìn)一步體現(xiàn)了本發(fā)明系統(tǒng)的先進(jìn)性和靈活性。
4. 不僅提高了無線激光通信的碼速率和可靠性，而且很好地克服了大氣 湍流所引起的閃爍效應(yīng)。同時，降低了對捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)(ATP)技術(shù)的 要求。


圖1是現(xiàn)有無線激光通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明光通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；其中，a是發(fā)射端子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示
意圖，b是接收端子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明光通信系統(tǒng)中垂直分層空時編碼原理圖4是本發(fā)明光通信系統(tǒng)中圓形陣列天線的水平結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明光通信系統(tǒng)中發(fā)射天線的發(fā)射孔徑的幾何分布示意圖6是本發(fā)明光通信系統(tǒng)的平均信道容量隨信噪比的變化關(guān)系；
圖7是本發(fā)明光通信系統(tǒng)的誤碼率隨信噪比的變化曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
現(xiàn)有無線激光通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。該系統(tǒng)包括ATP伺服系統(tǒng) 和依次相連接的光發(fā)射機(jī)、大氣信道、光接收機(jī)，ATP伺服系統(tǒng)分別與光 發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)相連接。光發(fā)射機(jī)包括信號輸入處理和調(diào)制電路、半導(dǎo) 體激光器發(fā)射光源及其驅(qū)動電源、光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)。光接收機(jī)包括接收光學(xué) 系統(tǒng)、光電探測器、信號處理、解調(diào)及輸出電路。ATP伺服控制系統(tǒng)包括 信號模/數(shù)轉(zhuǎn)換與處理、控制計(jì)算機(jī)與接口、信號數(shù)/模轉(zhuǎn)換與處理、控制校 正網(wǎng)絡(luò)、伺服驅(qū)動單元、反饋控制機(jī)構(gòu)和伺服電機(jī)組。
現(xiàn)有無線激光通信系統(tǒng)的通信碼速率低，易受大氣隨機(jī)信道的影響，且 系統(tǒng)的容量較小。
本發(fā)明MIMO光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。包括發(fā)射端子系統(tǒng)和 接收端子系統(tǒng)。
發(fā)射端子系統(tǒng)包括依次相連接的信息源、分接器、分層空時編碼器、調(diào) 制及驅(qū)動電路、激光器陣列和光學(xué)發(fā)射天線陣列，如圖2a所示。
光學(xué)發(fā)射天線陣列由相互獨(dú)立的、并行的多副光學(xué)發(fā)射天線組成。激光器陣列由數(shù)量與光學(xué)發(fā)射天線相同的、并行的激光器組成。 每副光學(xué)發(fā)射天線都與相應(yīng)的一個垂直分層空時編碼器的輸出、調(diào)制及 驅(qū)動電路和激光器相對應(yīng)。
接收端子系統(tǒng)如圖2b所示。包括信道估計(jì)以及依次相連接的光學(xué)接收
天線陣列、探測器陣列、線性判決反饋均衡器、分層空時編碼譯碼器、復(fù)接 器和信宿，信道估計(jì)分別與所有的探測器和線性判決反饋均衡器相連接。
光學(xué)接收天線陣列由相互獨(dú)立的多副光學(xué)接收天線組成，且光學(xué)接收天 線的數(shù)量大于或等于光學(xué)發(fā)射天線的數(shù)量。
探測器陣列由數(shù)量與光學(xué)接收天線數(shù)量相同的、并行的探測器組成。
每副光學(xué)接收天線都與相應(yīng)的一個探測器對應(yīng)。
本發(fā)明系統(tǒng)中，主要器件的功能 1.垂直分層空時編碼器
垂直分層空時編碼器將信源信息分成幾部分，再通過相應(yīng)的光學(xué)發(fā)射天 線發(fā)送。自由空間光信道，存在由隨機(jī)噪聲引起的隨機(jī)性錯誤，還存在由外 界環(huán)境、氣候和背景輻射等因素引起的比較明顯的突發(fā)性錯誤，因此，在糾 正隨機(jī)性錯誤的同時，必須糾正突發(fā)性錯誤。用糾正隨機(jī)錯誤或單個突發(fā)性 錯誤的差錯控制技術(shù)，對突發(fā)性錯誤沒有明顯的糾正效果。
垂直分層空時編碼器，在垂直方向上對多個通道中傳輸?shù)拇a元進(jìn)行交 織，將突發(fā)性錯誤轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的隨機(jī)性錯誤，然后利用差錯控制技術(shù)糾正錯 誤，從而達(dá)到既糾正隨機(jī)性錯誤又糾正突發(fā)性錯誤的目的。
垂直分層空時編碼中的交織技術(shù)，具有很強(qiáng)的糾正突發(fā)性錯誤的能力， 該交織技術(shù)不僅是一種時間擴(kuò)散技術(shù)，而且是一種空間擴(kuò)散技術(shù)。利用交織 技術(shù)將多個信道中傳輸?shù)拇a元進(jìn)行交織，可將突發(fā)性錯誤離散為隨機(jī)性錯誤，使突發(fā)信道成為"準(zhǔn)隨機(jī)信道"，減小信道錯誤的相關(guān)性。
本發(fā)明光通信系統(tǒng)的自由空間光通信采用垂直分層空時編碼。其編碼方 法是將并行的信號按垂直方向進(jìn)行空間編碼，其編碼原理如圖3所示。由圖
中可知，第1路開始輸出的M個碼元排列在第一列，第2路開始輸出的M
個碼元排列在第二列，第z'路輸出的第y批M個碼元排列在第Z+y'—l列。 編碼后的碼元按列由M副發(fā)射天線同時發(fā)送到信道中。和現(xiàn)有的自由空間 光通信系統(tǒng)相比較，本發(fā)明系統(tǒng)不僅成倍地提高了通信系統(tǒng)的傳輸速率而且 還大大改善了通信系統(tǒng)的可靠性。 2.光學(xué)陣列天線
光學(xué)陣列天線是大氣激光通信系統(tǒng)的重要組成部分。天線陣列根據(jù)天線 單元的排列情況分為線陣列、圓陣列、二維平面陣列等。
本發(fā)明系統(tǒng)采用均勻圓陣列，均勻圓陣列是由均勻分布在一個圓周或多 個同心圓周上的天線單元構(gòu)成，其水平結(jié)構(gòu)如圖4所示。
在大氣信道均勻的前提下，M束激光沿z軸方向傳輸，發(fā)射孔徑之間的 距離為&、接收孔徑為",、傳輸距離為Z，發(fā)射孔徑幾何分布如圖5所示。
圓形光束發(fā)射鏡均勻分布在一個半徑為A的圓環(huán)上，具有圓對稱性，其 方向圖在陣列平面上電磁旋轉(zhuǎn)掃描時，波束的形狀不會有太大改變，使得圓 形光束發(fā)射鏡便于安裝。
在發(fā)射天線與接收天線對準(zhǔn)的條件下，為保證大部分信號能量到達(dá)接收 天線的接收孔徑，滿足探測器元件對信號強(qiáng)弱的要求，本發(fā)明系統(tǒng)的光學(xué)發(fā) 射天線采用像質(zhì)好、結(jié)構(gòu)緊湊的卡塞格林望遠(yuǎn)鏡；光學(xué)接收天線采用結(jié)構(gòu)簡 單、放大倍數(shù)高、調(diào)整方便的牛頓望遠(yuǎn)鏡。
本發(fā)明系統(tǒng)中的各望遠(yuǎn)鏡共軸設(shè)置。本發(fā)明系統(tǒng)，具有M副發(fā)送天線和iV副接收天線，而且Jl^7V。每副發(fā) 射天線按等功率發(fā)射信號，發(fā)射功率等于總功率的X^。接收端的iV副接收
天線，在同一頻帶內(nèi)接收信號，每副接收天線都接收來自M副發(fā)射天線的信號。
3.激光器陣列和探測器陣列
發(fā)射端子系統(tǒng)每次傳輸，信號攜帶的信息量不僅取決于激光陣列中激光 器的數(shù)目，也取決于探測器陣列中探測器的數(shù)目；激光器的數(shù)目等于光學(xué)發(fā) 射天線的數(shù)目M，探測器的數(shù)目等于光學(xué)接收天線的數(shù)目iV。
自由空間光通信，隨光束傳輸距離和大氣湍流強(qiáng)度的增加，接收光強(qiáng)的 起伏將服從負(fù)指數(shù)分布。
有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傳輸距離、接收孔徑和發(fā)射鏡間的距離在一定條件下， 隨著光束數(shù)目的增加，光強(qiáng)起伏趨于對數(shù)正態(tài)分布，而不是負(fù)指數(shù)分布，實(shí) 驗(yàn)證明，光強(qiáng)起伏與傳輸距離、光束數(shù)目、發(fā)射孔間距和發(fā)射、接收孔徑等 因素有關(guān)。
多個光束在傳輸過程中存在著空間相干性，而且發(fā)射孔間的距離A越 小，光強(qiáng)信號間的相干性越大，為減小發(fā)射光束之間的相干性，發(fā)射孔徑間 的距離S,應(yīng)符合以下條件
式中，0為光束發(fā)散角，人為光波的波長，z為傳輸距離。
例如，發(fā)射光波的波長 ^1550nm，發(fā)射距離Z^1000m，實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)信號 非相干傳輸?shù)陌l(fā)射孔間的距離&>40mm，即信息的傳輸是多個相互獨(dú)立的 子信道傳輸。
激光功率的有效性和終端可使用的空間，將限制光束的數(shù)目，因此，不能任意增加光束數(shù)目以改進(jìn)信號的統(tǒng)計(jì)特性。
本發(fā)明系統(tǒng)發(fā)射的光束可選用2 6個。
本發(fā)明系統(tǒng)中的激光器和探測器，按照現(xiàn)有單輸入單輸出(SISO)系 統(tǒng)中激光器和探測器的選擇原則進(jìn)行選取。
4. 不加入糾錯編碼的條件下，光通信系統(tǒng)的信道容量與光學(xué)發(fā)送天線 數(shù)M和光學(xué)接收天線數(shù)^有關(guān)，即隨著光學(xué)發(fā)射天線數(shù)量M和光學(xué)接收天 線數(shù)量W的增加，系統(tǒng)的信道容量增加，并且隨著光學(xué)發(fā)射天線數(shù)量M的 增加，系統(tǒng)的信道容量成線性比例增長。如圖6所示，本發(fā)明系統(tǒng)平均信 道容量隨信噪比的變化關(guān)系。由圖可見，隨著天線數(shù)量的增加，系統(tǒng)的信 道容量也增加，尤其是當(dāng)接收天線數(shù)大于或等于發(fā)送天線數(shù)時，系統(tǒng)的信 道容量與發(fā)送天線數(shù)幾乎成正比例增長。
5. 垂直分層空時譯碼器
垂直分層空時譯碼器的譯碼算法主要有線性譯碼算法和非線性譯碼算 法。在V-BLAST接收譯碼算法中，最大似然算法的性能最優(yōu)，復(fù)雜度也最 高，隨收發(fā)天線數(shù)量的增加，其復(fù)雜度呈指數(shù)增長，作為一個性能界，用來 衡量其他譯碼算法的性能。
垂直分層空時編碼的線性譯碼算法，根據(jù)接收端的接收信號r和估計(jì)的 信道矩陣響應(yīng)//，尋找一個具體的加權(quán)矩陣『，利用加權(quán)矩陣『和接收信號 r得到發(fā)送信號的估計(jì)值；。
典型的線性譯碼算法有迫零算法(ZF)和最小均方誤差譯碼算法 (MMSE)。迫零算法由于沒有考慮噪聲對信號的影響，加權(quán)矩陣的誤差較 大，使得系統(tǒng)的誤碼較為嚴(yán)重。而最小均方誤差譯碼算法根據(jù)噪聲的方差， 得到的加權(quán)矩陣較為準(zhǔn)確，系統(tǒng)的誤碼較小。最小均方誤差譯碼算法根據(jù)信道的響應(yīng)/Z和噪聲方差W。，得到加權(quán)矩陣。
MMSE線性譯碼算法，是為了尋找一個加權(quán)矩陣『，使其滿足下式-
f ^1,2,…，^y、l,2，…，w (2)
式中，^表示加權(quán)矩陣『的第/行，//,表示信道矩陣//的第1/列。通過 分析可知滿足(2)式的加權(quán)矩陣為信道矩陣/Z的偽逆矩陣，艮P:
r = /r(77 2//*i/ + iV0/M)+ (3) 其中，//'表示矩陣//的轉(zhuǎn)置復(fù)共軛矩陣，W。表示噪聲方差，^表示MxM 的單位陣。因此，最小均方誤差譯碼算法就是根據(jù)信道矩陣和噪聲方差iV。得 到加權(quán)矩陣，再利用加權(quán)矩陣『和接收到的信號r得到發(fā)送信號的估計(jì)值; ， 艮卩；=,。
本發(fā)明系統(tǒng)采用最小均方誤差譯碼算法(MMSE)檢測信號。 本發(fā)明光通信系統(tǒng)的誤碼率隨信噪比的變化曲線，如圖7所示。由圖
可見隨著天線數(shù)量的增加，系統(tǒng)的誤碼率被明顯改善。說明該系統(tǒng)能有效
克服大氣湍流所引起的閃爍效應(yīng)。 6.信道估計(jì)
光無線傳輸信道是一個時變的多徑衰落信道，發(fā)送的數(shù)據(jù)在傳輸過程中 產(chǎn)生信道衰落，為使接收端正確恢復(fù)發(fā)射端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，接收端必須準(zhǔn)確的 已知信道衰落系數(shù)。因此，接收端使用信道估計(jì)，獲得信道衰落信息，信道 估計(jì)技術(shù)是提高無線數(shù)據(jù)傳輸接收性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。其分為非盲信道估 計(jì)、盲信道估計(jì)和半盲信道估計(jì)。
非盲信道估計(jì)，利用插入的訓(xùn)練序列估計(jì)信道，該方法計(jì)算簡單，但系 統(tǒng)出現(xiàn)短時間的通信中斷后，為了再次獲得信道狀態(tài)需要重新發(fā)送訓(xùn)練序列，對系統(tǒng)的頻譜利用率造成嚴(yán)重浪費(fèi)。盲信道估計(jì)采用從接收端收到的信 息中直接提取信道狀態(tài)信息的方法，計(jì)算復(fù)雜度較大。半盲信道估計(jì)結(jié)合了 盲信道估計(jì)和非盲信道估計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，利用較短的訓(xùn)練序列，獲得信道的信息。 盲信道估計(jì)和半盲信道估計(jì)，無需或者需要較短的訓(xùn)練序列，頻譜效率高。
獨(dú)立分量分析(ICA, independent component analysics )作為——禾中盲源分 離(BSS, blind source separation)技術(shù)，是一種新的信號處理技術(shù)?；镜?ICA是從多個源信號的線性混合信號中分離出源信號的技術(shù)，除了已知源信 號是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，無其它先驗(yàn)知識。與傳統(tǒng)的濾波方法、累加平均方法相比， ICA在消除噪聲的同時，對信號的其它細(xì)節(jié)不產(chǎn)生破壞，其去噪性能優(yōu)于傳 統(tǒng)的濾波方法。
與基于特征分析(如奇異值分解，Singular Value Decomposition, SVD)、 主分量分析(Principal Component Analysis, PCA)等傳統(tǒng)濾波方法相比，獨(dú) 立分量分析是基于高階統(tǒng)計(jì)特性的分析方法，對高階統(tǒng)計(jì)特性的分析更符合 實(shí)際。本發(fā)明系統(tǒng)采用ICA技術(shù)對光MIMO信道進(jìn)行估計(jì)，能進(jìn)一步改善 該系統(tǒng)的誤碼性能。
本發(fā)明系統(tǒng)的工作過程
信源發(fā)出的高速數(shù)據(jù)，經(jīng)分接器分解為M個低速數(shù)據(jù)，再通過垂直分 層空時編碼器對低速數(shù)據(jù)進(jìn)行分層空時編碼，編碼后的數(shù)據(jù)經(jīng)激光器陣列 調(diào)制后轉(zhuǎn)換成光信號，分別由M副天線同時、同頻發(fā)送出去。接收端子系 統(tǒng)的W副接收天線，對發(fā)射端傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)行分集接收并將接收到的光 強(qiáng)信號聚集到探測器陣列中每個探測器的接收面，探測器檢測到光信號，
將其轉(zhuǎn)換為電信號，該電信號經(jīng)線性判決反饋均衡器抵消分層干擾，通過 分層空時編碼譯碼器和信道譯碼處理后，并經(jīng)復(fù)接器合并信號，使信號恢復(fù)到原始信息。
我們采用Monte Carlo方法在MATLAB7.0.1環(huán)境下對本發(fā)明系統(tǒng)的平 均信道容量和誤碼性能進(jìn)行了仿真。仿真參數(shù)為①光強(qiáng)閃爍服從對數(shù)正 態(tài)分布，閃爍因子&/. = 0.6;②采用APD探測器，光電轉(zhuǎn)換效率^ = ()-6; ③采用QPPM調(diào)制，2 = 4。
本發(fā)明系統(tǒng)是一種將空間復(fù)用技術(shù)和接收分集技術(shù)相結(jié)合的MIMO (Multiple Input Multiple Output)通信系統(tǒng)，其實(shí)質(zhì)是基于垂直分層空時編 碼光通信技術(shù)，將空時編碼和MIMO技術(shù)相結(jié)合，采用空間復(fù)用和接收分 集，將一條高速數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)分解到幾個低速數(shù)據(jù)線上，通過空時編碼， 利用多個天線同時同頻發(fā)射，接收端采用分集技術(shù)進(jìn)行接收，將探測到的信 號經(jīng)空時信號處理，恢復(fù)信息。極大地提高了通信系統(tǒng)的傳輸速率和可靠性。
權(quán)利要求
1. 一種基于垂直分層空時編碼的自由空間MIMO光通信系統(tǒng)，包括發(fā)射端子系統(tǒng)和接收端子系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射端子系統(tǒng)包括依次相連接的信息源、分接器、分層空時編碼器、調(diào)制及驅(qū)動電路陣列、激光器陣列和光學(xué)發(fā)射天線陣列，所述接收端子系統(tǒng)包括信道估計(jì)以及依次相連接的光學(xué)接收天線陣列、探測器陣列、線性判決反饋均衡器、分層空時編碼譯碼器、復(fù)接器和信宿，信道估計(jì)分別與所有的探測器和線性判決反饋均衡器相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于垂直分層空時編碼的自由空間MIMO光 通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的光學(xué)發(fā)射天線陣列由相互獨(dú)立的、并行的 多副光學(xué)發(fā)射天線組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于垂直分層空時編碼的自由空間MIMO 光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的多副光學(xué)發(fā)射天線，發(fā)射孔徑之間的距 離為&、接收孔徑為D,、傳輸距離為丄。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于垂直分層空時編碼的自由空間MIMO 光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)制及驅(qū)動電路陣列由數(shù)量與光學(xué)發(fā)射天 線相同的、并行的調(diào)制及驅(qū)動電路組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于垂直分層空時編碼的自由空間MIMO 光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器陣列由數(shù)量與光學(xué)發(fā)射天線相同的、 并行的激光器組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于垂直分層空時編碼的自由空間MIMO光 通信系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)接收天線陣列由相互獨(dú)立的多副光學(xué)接 收天線組成，所述每副光學(xué)接收天線都與相應(yīng)探測器相對應(yīng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的基于垂直分層空時編碼的自由空間 MIMO光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)接收天線的數(shù)量大于或等于光 學(xué)發(fā)射天線的數(shù)量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于垂直分層空時編碼的自由空間MIMO光 通信系統(tǒng)，其特征在于，所述探測器陣列由數(shù)量與光學(xué)接收天線數(shù)量相同 的探測器組成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于垂直分層空時編碼的自由空間MIMO 光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的光學(xué)發(fā)射天線陣列和光學(xué)接收天線陣列 均為圓陣列。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于垂直分層空時編碼的自由空間MIMO光通信系統(tǒng)，包括發(fā)射端子系統(tǒng)和接收端子系統(tǒng)，發(fā)射端子系統(tǒng)包括依次相連接的信息源、分接器、分層空時編碼器、調(diào)制及驅(qū)動電路陣列、激光器陣列和光學(xué)發(fā)射天線陣列，接收端子系統(tǒng)包括信道估計(jì)以及依次相連接的光學(xué)接收天線陣列、探測器陣列、線性判決反饋均衡器、分層空時編碼譯碼器、復(fù)接器和信宿，光學(xué)發(fā)射天線陣列由相互獨(dú)立的、并行的多副光學(xué)發(fā)射天線組成，光學(xué)接收天線陣列由相互獨(dú)立的多副光學(xué)接收天線組成，光學(xué)接收天線的數(shù)量大于或等于發(fā)射天線的數(shù)量。本發(fā)明系統(tǒng)提高了通信碼速率和系統(tǒng)的信息流量，通信不受大氣隨機(jī)信道的影響。
文檔編號H04B10/06GK101282175SQ20081001822
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者柯熙政, 王惠琴 申請人:西安理工大學(xué)