專利名稱：基于擴(kuò)頻通信和滑動(dòng)均值濾波的紫外光通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紫外光通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于擴(kuò)頻通信和滑動(dòng)均值濾波的紫外光通信方法。
背景技術(shù)：
作為一種新興的通信手段，紫外光通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，具有靈活、低竊聽、全方位、非視距通訊的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可滿足軍艦、飛機(jī)編隊(duì)之間的保密通信需要。自由大氣紫外光通信(簡(jiǎn)稱紫外光通信)是利用大氣中的粒子、氣凝膠、灰塵等微粒對(duì)日盲、紫外光的散射作用進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N新型的通信模式，可工作在非視距方式下，具有低竊聽、低位辨、全方位、隱藏性和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是滿足戰(zhàn)術(shù)通信要求的理想手段，尤其 適用于在無線電靜默時(shí)段內(nèi)調(diào)度部隊(duì)和指揮戰(zhàn)役。近年來，紫外光通信技術(shù)的研究倍受世界軍事強(qiáng)國(guó)的重視。陽(yáng)光中的紫外輻射在通過地球大氣層時(shí)會(huì)受到對(duì)流層上部臭氧層對(duì)20(T300nm的紫外光的強(qiáng)烈的吸收作用，使得這一波段的紫外輻射在海平面附近幾乎衰減為零，該波段被稱為“日盲區(qū)”，所以紫外光通信通常選用23(T280nm這一波段。利用該波段的紫外光進(jìn)行通信不會(huì)受到太陽(yáng)光紫外線的干擾。紫外光信號(hào)在到達(dá)接收裝置前要經(jīng)過多次散射，最后接收到的能量非常微弱，同時(shí)受到大氣擾動(dòng)的影響，可靠地探測(cè)“日盲區(qū)”目標(biāo)紫外光信號(hào)存在較大的難度，因此通常需要使用日盲紫外濾光片和探測(cè)器來實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的準(zhǔn)確采集。紫外探測(cè)器是接收機(jī)最為重要的部件，主要功能是完成紫外光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。對(duì)于非直視的紫外光信號(hào)，理想的探測(cè)器應(yīng)該有較大的探測(cè)面積、較高的增益和帶寬、高的透過率、較低的暗電流密度和“日盲”功能。
光電倍增管(Photomultiplier Tubes, PMT)是一個(gè)非常靈敏的微弱光信號(hào)探測(cè)器，因此光電倍增管的噪聲特性很重要。對(duì)電磁屏蔽良好的光電倍增管來說，其噪聲主要來源是暗電流、光信號(hào)電流、背景光電流以及負(fù)載電阻的熱噪聲。紫外光在大氣傳輸中的強(qiáng)烈衰減，增加了對(duì)光信號(hào)探測(cè)和接收的困難，通過對(duì)光電陰極材料，倍增管特性，光電特性及伏安特性等的分析，可以知道，采用光電倍增管作為通信系統(tǒng)的接收器件是紫外探測(cè)的有效途徑。光電倍增管具有的高靈敏度使得即使微弱的信號(hào)也能被探測(cè)到，光電倍增管的多級(jí)放大電極可以使微弱的光電流放大為較強(qiáng)的電流信號(hào)，便于后續(xù)電路的處理。這些特性是光電二極管等其他器件所不具備的，為信號(hào)的可靠接收提供了保障?？墒?，光電倍增管易于受到外界干擾，并且其自身容易產(chǎn)生暗電流，為了提高光電倍增管輸出的電流信號(hào)的信噪比，對(duì)其的屏蔽和保護(hù)也就格外重要。通過光電倍增管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和放大所產(chǎn)生的信號(hào)存在一些噪聲信號(hào)，這需要解調(diào)電路對(duì)其進(jìn)行信號(hào)濾波等處理。目前大多數(shù)文獻(xiàn)中“日盲區(qū)”、光電探測(cè)器的紫外光通信系統(tǒng)往往忽略了太陽(yáng)系背景輻射噪聲和跨阻放大器的輸出暗電流噪聲等的影響，可是所有上述提及的噪聲都不能忽略，因?yàn)槿魏晤愋偷脑肼暥紩?huì)影響系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提高紫光外通信系統(tǒng)的性能。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于擴(kuò)頻通信和滑動(dòng)均值濾波的紫外光通信方法，包括以下步驟SI、在發(fā)送端對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻得到直擴(kuò)信號(hào)，然后將所述直擴(kuò)信號(hào)調(diào)制到紫外光上進(jìn)行發(fā)送；S2、接收端對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣、量化，濾波，然后進(jìn)行解擴(kuò)處理。
優(yōu)選地，步驟SI中，利用偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器所產(chǎn)生的PN序列對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻得到直擴(kuò)信號(hào)。優(yōu)選地，步驟S2中，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣和量化，并利用滑動(dòng)均值濾波器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行滑動(dòng)均值濾波，然后利用偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器所產(chǎn)生的PN序列進(jìn)行解擴(kuò)。優(yōu)選地，在步驟S2中，接收端先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和放大后再進(jìn)行采樣、量化和濾波。優(yōu)選地，步驟S2中，接收端先利用光電倍增管對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和放大，然后再利用跨阻放大器進(jìn)一步放大后再進(jìn)行采樣、量化和濾波。優(yōu)選地，步驟S2中，接收端對(duì)滑動(dòng)均值濾波后的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)后再利用低通濾波器進(jìn)行濾波，然后輸出。優(yōu)選地，所述輸入信號(hào)為經(jīng)過發(fā)送濾波器成形后的2PAM信號(hào)。(三)有益效果上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提出這種基于擴(kuò)頻通信和滑動(dòng)均值濾波的紫外光通信系統(tǒng)，不僅利用擴(kuò)頻通信使系統(tǒng)具有抗多種干擾的能力，特有是具有抗窄帶干擾、多徑干擾的能力，而且通過接收端加入滑動(dòng)均值濾波器，有效濾除包括光電倍增管PMT進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和放大所產(chǎn)生的噪聲信號(hào)、跨阻放大器TIA的暗電流輸出噪聲、LED驅(qū)動(dòng)噪聲以及太陽(yáng)光背景噪聲在內(nèi)的多種噪聲信號(hào)，極大地提高了紫外光通信系統(tǒng)的性能，滿足了紫外光通信系統(tǒng)軍用的保密需求和精確要求。


圖I是本發(fā)明的方法流程圖；圖2是本發(fā)明的發(fā)送端處理流程圖；圖3是本發(fā)明的接收端處理流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。擴(kuò)頻通信具有抗多種干擾的能力，特別是具有抗窄帶干擾、多徑干擾的能力。而滑動(dòng)均值濾波器可以有效濾除任何高頻信號(hào)，包括光電倍增管PMT進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和放大所產(chǎn)生的噪聲信號(hào)、跨阻放大器(transimpedance amplifier, TIA)暗電流的輸出噪聲、LED驅(qū)動(dòng)噪聲以及太陽(yáng)光背景噪聲等噪聲對(duì)紫外光通信系統(tǒng)的影響，二者結(jié)合能有效提高紫光外通信系統(tǒng)的性能。步驟一輸入信號(hào)輸入二進(jìn)制符號(hào)的幅度序列{0，I }等概率出現(xiàn)，互不相關(guān)，經(jīng)過發(fā)送濾波器成形
后，成為2PAM信號(hào)
權(quán)利要求
1.一種基于擴(kuò)頻通信和滑動(dòng)均值濾波的紫外光通信方法，其特征在于，包括以下步驟 51、在發(fā)送端對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻得到直擴(kuò)信號(hào)，然后將所述直擴(kuò)信號(hào)調(diào)制到紫外光上進(jìn)行發(fā)送； 52、接收端對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣、量化，濾波，然后進(jìn)行解擴(kuò)處理。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟SI中，利用偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器所產(chǎn)生的PN序列對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻得到直擴(kuò)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S2中，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行采樣和量化，并利用滑動(dòng)均值濾波器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行滑動(dòng)均值濾波，然后利用偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器所產(chǎn)生的PN序列進(jìn)行解擴(kuò)。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的方法，其特征在于，在步驟S2中，接收端先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和放大后再進(jìn)行采樣、量化和濾波。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟S2中，接收端先利用光電倍增管對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和放大，然后再利用跨阻放大器進(jìn)一步放大后再進(jìn)行采樣、量化和濾波。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S2中，接收端對(duì)滑動(dòng)均值濾波后的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)后再利用低通濾波器進(jìn)行濾波，然后輸出。
7.如權(quán)利要求I飛中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述輸入信號(hào)為經(jīng)過發(fā)送濾波器成形后的2PAM信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及紫外光通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于擴(kuò)頻通信和滑動(dòng)均值濾波的紫外光通信方法。本發(fā)明提出這種基于擴(kuò)頻通信和滑動(dòng)均值濾波的紫外光通信系統(tǒng)，不僅利用擴(kuò)頻通信使系統(tǒng)具有抗多種干擾的能力，特有是具有抗窄帶干擾、多徑干擾的能力，而且通過接收端加入滑動(dòng)均值濾波器，有效濾除包括光電倍增管PMT進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和放大所產(chǎn)生的噪聲信號(hào)、跨阻放大器TIA的暗電流輸出噪聲、LED驅(qū)動(dòng)噪聲以及太陽(yáng)光背景噪聲在內(nèi)的多種噪聲信號(hào)，極大地提高了紫外光通信系統(tǒng)的性能，滿足了紫外光通信系統(tǒng)軍用的保密需求和精確要求。
文檔編號(hào)H04B1/707GK102801472SQ20121024674
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者韓大海, 羅鵬飛, 張民, 張娟, 李青, 陳芳民 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)