一种适用于大气激光通信系统的调制方法

摘要

一种适用于大气激光通信系统的调制方法，将经过数/模转换的编码信号进行非限幅类正弦调制得到已调电信号，再将所述已调电信号进行光上变频并发射出去；接收端将接收到的信号通过光下变频恢复出电信号，并进行模数转换、信道估计、调制识别和电解调，恢复出原始信源信息。本发明采用非限幅类正弦调制将经过数/模转换的编码信号变换为非限幅类正弦信号，可保证对激光器进行调制的电信号是单极性的，克服了现有技术必须对副载波信号加直流偏置从而导致功率利用率低的问题，提高了系统的功率利用率，增加了传输距离，改善了系统的误码率性能。

主权项

一种适用于大气激光通信系统的调制方法，其特征在于：将经过数/模转换的编码信号进行非限幅类正弦调制得到已调电信号，再将所述已调电信号进行光上变频并发射出去；接收端将接收到的信号通过光下变频恢复出电信号，并进行模/数转换、同态滤波、调制识别和电解调，恢复出原始信源信息；所述非限幅类正弦调制为将经过数/模转换的编码信号先调制到一高频载波上进行高阶电调制，然后对该电调制信号进行平方变换或取绝对值变换为非限幅类正弦信号；具体按照以下步骤实施：步骤1，根据交织码的特点及非限幅类正弦调制信号的数学模型，搭建大气激光通信系统模型，根据非限幅类正弦调制信号传输特性，建立信道模型；步骤2，交织编码，采用线性交织编码器，先将信号均匀分成m个码组，每个码组由n段数据组成，构成一个n×m的交织矩阵，数据以a11，a12，...，a1n，a21，a22，...，a2n，...，aij，...，am1，am2，...，amn，其中i＝1，2，...，m；j＝1，2，...，n，的顺序进入交织矩阵，交织后以a11，a21，...，am1，a12，a22，...，am2，...，a1n，a2n，...，amn的顺序从交织矩阵中送出，完成对信源信息的交织编码；步骤3，将步骤2得到的编码信号进行数/模转换，将每一位二进制代码按其权值大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量与数字量成正比，实现从数字量到模拟量的转换；步骤4，非限幅类正弦调制，将步骤3得到的信号先调制到某一高频载波上进行电调制，然后对该电调制信号进行平方变换或取绝对值变换为非限幅类正弦信号，保证对激光器进行调制的电信号是单极性的，不需要加直流偏置就可以直接调制激光器；步骤5，光上变频，步骤4得到的模拟信号不需要加直流偏置，直接驱动激光器进行光上变频，得到已调光信号进入大气信道；步骤6，光下变频，接收端将接收到经过大气信道传输后的步骤5中所产生的已调光信号通过光下变频，恢复出电信号，通过光电探测器将接收到的光信号转换为电信号，该电信号比较微弱，然后经过放大器对该信号进行放大；步骤7，模/数转换，将步骤6得到的放大信号进行模/数转换；步骤8，同态滤波，对步骤7接收的信号首先进行同态变换，将乘性噪声变为加性噪声，然后用低通滤波器将该噪声滤除；步骤9，调制识别，根据同态滤波后的信号判断发送端选用何种调制方式，首先计算信号的四阶累积量，并定义信号累积量的检测特征向量，计算理论上平均功率归一化信号的检测特征向量值和接收信号的检测特征向量值之间的欧氏距离，就可进行调制识别；具体过程如下：定义信号累积量的检测特征向量：S＝[|C₄₀/C₄₂|，|C₄₁/C₄₂|]              (1)其中，{C_4n,n＝0,1,2}是信号x(t)的4阶累积量，定义为:$C_{40}=M_{40}-3M_{20}^2$C₄₁＝M₄₁‑3M₂₁M₂₀                       (2)$C_{42}=M_{42}-{\left|M_{20}\right|}^2-2M_{21}^2$其中，M_ij代表信号的各阶矩；按照(1)式分别计算理论上平均功率归一化信号的检测特征向量值和接收信号的检测特征向量值，最后通过计算两个向量的欧式距离，从而进行调制识别；步骤10，电解调，进行非限幅类正弦解调；步骤11，交织解码，将步骤10得到的信号进行交织解码，恢复出原始信源信息。