專利名稱：一種適用于大氣激光通信系統(tǒng)的調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于大氣激光通信系統(tǒng)的調(diào)制方法。
背景技術(shù)：
適用于大氣激光通信系統(tǒng)的調(diào)制方法主要采用強度調(diào)制和相干調(diào)制。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及成本等方面考慮，現(xiàn)有的大氣激光通信系統(tǒng)多采用強度調(diào)制。所述強度調(diào)制主要包括脈沖調(diào)制和副載波強度調(diào)制兩類。常見的脈沖調(diào)制方式多采用脈沖在數(shù)據(jù)幀中的不同位置表示不同的信息，稱為類脈沖位置調(diào)制。如開關(guān)鍵控(On off keying, 00K)、脈沖位置調(diào)制(Pulse positionmodulation, PPM)、多脈沖位置調(diào)制(Multiple pulse position modulation, MPPM)、差分脈沖位置調(diào)制(Differential pulse position modulation, DPPM)、差分脈沖間隔調(diào)制(Differential pulse interval modulation, DPIM)等。類脈沖位置調(diào)制雖然各有優(yōu)勢， 但還存在不足之處①要降低差錯率就要根據(jù)大氣湍流的強度和信道噪聲的變化而自適應(yīng)地改變檢測閾值；②帶寬需求與平均符號長度有關(guān)，帶寬效率差提高脈沖速率可以增加通信容量，但會引入嚴重的碼間串?dāng)_；④經(jīng)過信道后頻譜展寬，閃爍過程在低頻處產(chǎn)生的干擾很難濾除。副載波強度調(diào)制是先將二進制比特信息調(diào)制到某一高頻載波上，再利用這個已調(diào)副載波對光載波進行強度調(diào)制，使光載波的光強隨著調(diào)制信號的變化而變化。副載波可采用FSK、PSK或QAM等調(diào)制方式。該類調(diào)制方式具有以下特點①帶寬需求小，帶寬效率比較高；②副載波強度調(diào)制需要加直流偏置，功率利用率低；③采用高階調(diào)制可以提高通信容量；④通過上變頻確保噪聲和信號在低頻處不會重疊，用帶通濾波器可以濾除低頻噪聲，乘性噪聲可以采用同態(tài)濾波的方法濾除。雖然副載波強度調(diào)制與類脈沖位置調(diào)制相比具有諸多優(yōu)點，但是，由于必須對副載波信號加直流偏置，才能保證對激光強度進行調(diào)制的信號是單極性的，因此，采用副載波強度調(diào)制的大氣激光通信系統(tǒng)的功率利用率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于大氣激光通信系統(tǒng)的調(diào)制方法，解決現(xiàn)有調(diào)制方法存在的功率利用率低的問題。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種適用于大氣激光通信系統(tǒng)的調(diào)制方法，將經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換的編碼信號進行非限幅類正弦調(diào)制得到已調(diào)電信號，再將所述已調(diào)電信號進行光上變頻并發(fā)射出去；接收端將接收到的信號通過光下變頻恢復(fù)出電信號，并進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換、同態(tài)濾波、調(diào)制識別和電解調(diào)，恢復(fù)出原始信源信息。所述非限幅類正弦調(diào)制為將經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換的編碼信號先調(diào)制到一高頻載波上進行高階電調(diào)制，然后對該電調(diào)制信號進行平方變換或取絕對值變換為非限幅類正弦信號。所述光上變頻為將已調(diào)電信號通過光上變頻得到已調(diào)光信號，通過激光器發(fā)射出去。
所述同態(tài)濾波為對信號進行同態(tài)變換，先將乘性噪聲變?yōu)榧有栽肼?，再通過低通濾波器將低頻噪聲濾除。本發(fā)明具有如下有益效果(I)本發(fā)明采用非限幅類正弦調(diào)制將經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換的編碼信號變換為非限幅類正弦信號，可保證對激光器進行調(diào)制的電信號是單極性的，克服了現(xiàn)有技術(shù)必須對副載波信號加直流偏置從而導(dǎo)致功率利用率低的問題，提高了系統(tǒng)的功率利用率，增加了傳輸距離。(2)本發(fā)明采用高階調(diào)制，有利于提高非限幅類正弦編碼調(diào)制系統(tǒng)的信道容量。(3)本發(fā)明采用同態(tài)濾波，能有效抑制大氣湍流等引起的乘性噪聲，改善系統(tǒng)的誤碼率性能。


圖I為本發(fā)明實施例非限幅類正弦調(diào)制大氣激光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明實施例非限幅類正弦調(diào)制信號；圖3為本發(fā)明實施例非限幅類正弦信號對應(yīng)的星座4為本發(fā)明實施例搭建的實驗平臺；圖5為本發(fā)明實施例非限幅類正弦調(diào)制大氣激光通信系統(tǒng)的調(diào)制方法的流程圖。圖中，I.模擬激光器，2.光電探測器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。實施例，一種適用于大氣激光通信系統(tǒng)的調(diào)制方法，通過非限幅類正弦調(diào)制大氣激光通信系統(tǒng)實驗平臺進行，實驗平臺包括模擬激光器I和光電探測器2，參見圖4，發(fā)射端采用的模擬激光器I的型號為LQA850-120E，主要作用是將光信號發(fā)射到大氣信道中，接收端包括光電探測器2和誤碼分析儀，光電探測器2的型號為PDA10A-EC (200-1 IOOnm)，負責(zé)將經(jīng)過大氣信道的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，誤碼分析儀為AV5232E誤碼儀，可以對接收到的信號進行誤碼測試。本實施例非限幅類正弦調(diào)制大氣激光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖參見圖1，具體按照以下步驟實施，參見圖5:步驟1，根據(jù)交織碼的特點及非限幅類正弦調(diào)制信號的數(shù)學(xué)模型，搭建大氣激光通信系統(tǒng)模型，根據(jù)非限幅類正弦調(diào)制信號傳輸特性，建立信道模型。步驟2，交織編碼，采用線性交織編碼器，先將信號均勻分成m個碼組，每個碼組由n段數(shù)據(jù)組成，構(gòu)成一個nXm的交織矩陣，數(shù)據(jù)以all, al2, . . . , aln, a21, a22,...,a2n, , ai j, , ami, am2, , amn (i=l, 2, . . . , m ； j = 1, 2, . . . , n)的順序進入交織矩陣，交織后以 all, a21, . . . , ami, al2, a22, . . . , am2, . . . , aln, a2n, . . . , amn 的順序從交織矩陣中送出，這樣就完成了對信源信息的交織編碼。步驟3，將步驟2得到的編碼信號進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，將每一位二進制代碼按其權(quán)值大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，所得的總模擬量與數(shù)字量成正t匕，實現(xiàn)從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。
步驟4，非限幅類正弦調(diào)制，將步驟3得到的信號先調(diào)制到某一高頻載波上進行電調(diào)制，然后對該電調(diào)制信號進行平方變換或取絕對值變換為非限幅類正弦信號，保證對激光器進行調(diào)制的電信號是單極性的，不需要加直流偏置就可以直接調(diào)制激光器。非限幅類正弦調(diào)制后的電彳目號及其星座圖如圖2和圖3所不。步驟5，光上變頻，步驟4得到的模擬信號不需要加直流偏置，直接驅(qū)動激光器進行光上變頻，得到已調(diào)光信號進入大氣信道。步驟6，光下變頻，接收端將接收到信號(經(jīng)過大氣信道傳輸后的步驟5中所產(chǎn)生的已調(diào)光信號)通過光下變頻，恢復(fù)出電信號，其中ro為光電探測器，即通過PDA IOA-EC (200-1 IOOnm)光電探測器將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，該電信號比較微弱，然后經(jīng)過放大器對該信號進行放大。步驟7，模/數(shù)轉(zhuǎn)換，將步驟6得到的放大信號進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。步驟8，同態(tài)濾波，考慮到大氣湍流引起的乘性噪聲是低頻窄帶過程，對步驟7接收的信號首先進行同態(tài)變換，將乘性噪聲變?yōu)榧有栽肼?，然后用低通濾波器將該噪聲濾除。
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步驟9，調(diào)制識別，根據(jù)同態(tài)濾波后的信號判斷發(fā)送端選用何種調(diào)制方式。首先計算信號的四階累積量，并定義信號累積量的檢測特征向量，計算理論上平均功率歸一化信號的檢測特征向量值和接收信號的檢測特征向量值之間的歐氏距離，就可進行調(diào)制識別。具體過程如下定義信號累積量的檢測特征向量S=[|C40/C42|, |C41/C42|](I)其中，{C4n, n = 0，1，2}是信號x(t)的4階累積量，定義為:C40 =Mm-3M；0C41 = M41-3M21M20(2)C42 =M42-\M 0f -2M；_,其中，Mij代表信號的各階矩。按照(I)式分別計算理論上平均功率歸一化信號的檢測特征向量值和接收信號的檢測特征向量值，最后通過計算兩個向量的歐式距離，從而進行調(diào)制識別。步驟10，電解調(diào)，進行非限幅類正弦解調(diào)。步驟11，交織解碼，將步驟10得到的信號進行交織解碼，恢復(fù)出原始信源信息。
權(quán)利要求
1.一種適用于大氣激光通信系統(tǒng)的調(diào)制方法，其特征在于將經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換的編碼信號進行非限幅類正弦調(diào)制得到已調(diào)電信號，再將所述已調(diào)電信號進行光上變頻并發(fā)射出去；接收端將接收到的信號通過光下變頻恢復(fù)出電信號，并進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換、同態(tài)濾波、調(diào)制識別和電解調(diào)，恢復(fù)出原始信源信息。
2.如權(quán)利要求I所述的適用于大氣激光通信系統(tǒng)的調(diào)制方法，其特征在于所述非限幅類正弦調(diào)制為將經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換的編碼信號先調(diào)制到一高頻載波上進行高階電調(diào)制，然后對該電調(diào)制信號進行平方變換或取絕對值變換為非限幅類正弦信號。
3.如權(quán)利要求I或2所述的適用于大氣激光通信系統(tǒng)的調(diào)制方法，其特征在于所述光上變頻為將已調(diào)電信號通過光上變頻得到已調(diào)光信號，通過激光器發(fā)射出去。
4.如權(quán)利要求I或2所述的適用于大氣激光通信系統(tǒng)的調(diào)制方法，其特征在于所述同態(tài)濾波為對信號進行同態(tài)變換，先將乘性噪聲變?yōu)榧有栽肼?，再通過低通濾波器將低頻噪聲濾除。
全文摘要
一種適用于大氣激光通信系統(tǒng)的調(diào)制方法，將經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換的編碼信號進行非限幅類正弦調(diào)制得到已調(diào)電信號，再將所述已調(diào)電信號進行光上變頻并發(fā)射出去；接收端將接收到的信號通過光下變頻恢復(fù)出電信號，并進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、信道估計、調(diào)制識別和電解調(diào)，恢復(fù)出原始信源信息。本發(fā)明采用非限幅類正弦調(diào)制將經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換的編碼信號變換為非限幅類正弦信號，可保證對激光器進行調(diào)制的電信號是單極性的，克服了現(xiàn)有技術(shù)必須對副載波信號加直流偏置從而導(dǎo)致功率利用率低的問題，提高了系統(tǒng)的功率利用率，增加了傳輸距離，改善了系統(tǒng)的誤碼率性能。
文檔編號H04L27/00GK102723991SQ20121016437
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者柯熙政, 鄧莉君 申請人:西安理工大學(xué)