专利名称：一种副载波调制无线光通信大气噪声抑制方法
技术领域：
本发
背景技术：
无线激光通信采用大气信道作为传输媒介，大气湍流导致的光学折射率随机起伏会使激光信号在传输过程中产生光强起伏、光束漂移及光束扩展等现象，使得接收光信号受到严重干扰，通信误码率上升，严重影响了大气光通信的稳定性和可靠性。传统上使用大孔径接收方法来减小大气湍流导致的光强闪烁，但大孔径接收器设计、加工及装调难度较大，在需要对通信端机进行小型化的应用中，大孔径接收技术不利于工程化实现。自适应光学技术校正大气湍流导致的激光波前畸变，方法复杂，波前测量和重建较为困难，实际用于自由空间光通信系统的难度很大，尤其在实用化和小型化方面有待进一步深入研究。无线激光通信系统大气湍流产生的光强闪烁可看成大气通信系统的低频乘性噪声，而同态滤波是一种消除乘性噪声的技术，因此将同态滤波引入无线激光通信系统可有效地抑制大气湍流效应，提高传输通道抗干扰能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种副载波调制无线光通信大气噪声抑制方法，解决了高通信速率系统受大气湍流影响引起的通信系统性能降低，以及现有大气湍流影响抑制技术受工程条件制约的问题。本发明所采用的技术方案是，一种副载波调制无线光通信大气噪声抑制方法，具体按照以下步骤实施步骤1 建立大气信道数学模型；步骤2 根据步骤1得到的大气信道数学模型，对信源码字采用4FSK数字副载波进行调制，得到已调信号，然后对已调信号采用同态滤波技术进行去噪，得到去噪后的信号；步骤3 对步骤2得到的去噪后的信号采用过零检测法进行解调，得到消噪后的码字。本发明的特点还在于，其中的步骤1建立大气信道数学模型，具体按照以下步骤实施把通信系统内电子噪声和背景光引起的噪声假设为加性的高斯分布，把光强闪烁噪声假设为大气湍流引起的低频乘性噪声，设X(t)为发射信号，y(t)为接收机接收信号，I(t)为大气信道的乘性噪声，n(t)为大气信道的加性噪声，则y(t) = 1(08乂0+11(0，乘性噪声1(0为信道状态信息，表征为大气湍流强度，弱湍流情况下服从对数正态分布，中、强湍流情况下服从 gamma-gamma ο其中的步骤2对已调信号采用同态滤波技术进行去噪，得到去噪后的信号，具体按照以下步骤实施步骤a:确立解相乘同态系统，即遵从输入运算□为相乘，运算 为取指数的广义叠加原理的系统，设要讨论的输入信号一般形式为χ(η) = [&(11)]、[&(11)]0，其中\(11) 与x2(n)为两个相乘的信号，α与β表示指数，适配于相乘信号的特征系统Dw具有如下特性Dw[[Xl(n)]ag[X2 (n)]e] = aDff[Xl(n)] + ^Dff[x2(n)],对数函数为形式上具有以上性质的函数，大气信道湍流引起的乘性噪声通过对数函数转换为噪声与信号的线性相加:
权利要求
1.一种副载波调制无线光通信大气噪声抑制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施步骤1 建立大气信道数学模型；步骤2 根据步骤1得到的大气信道数学模型，对信源码字采用4FSK数字副载波进行调制，得到已调信号，然后对已调信号采用同态滤波技术进行去噪，得到去噪后的信号； 步骤3 对步骤2得到的去噪后的信号采用过零检测法进行解调，得到消噪后的码字。
2.根据权利要求1所述的副载波调制无线光通信大气噪声抑制方法，其特征在于，所述的步骤1建立大气信道数学模型，具体按照以下步骤实施把通信系统内电子噪声和背景光引起的噪声假设为加性的高斯分布，把光强闪烁噪声假设为大气湍流引起的低频乘性噪声，设x(t)为发射信号，y(t)为接收机接收信号，I(t)为大气信道的乘性噪声，n(t)为大气信道的加性噪声，则y(t) = 1(081(0+11(0，乘性噪声1(0为信道状态信息，表征为大气湍流强度，弱湍流情况下服从对数正态分布，中、强湍流情况下服从gamma-gamma分布。
3.根据权利要求1所述的副载波调制无线光通信大气噪声抑制方法，其特征在于，所述的步骤2对已调信号采用同态滤波技术进行去噪，得到去噪后的信号，具体按照以下步骤实施步骤a:确立解相乘同态系统，即遵从输入运算□为相乘，运算 为取指数的广义叠加原理的系统，设要讨论的输入信号一般形式为X(n) = [Xl(n)]ag[X2(n)]e，其中X1(H)与 X2(η)为两个相乘的信号，α与β表示指数，适配于相乘信号的特征系统Dw具有如下特性 iUWrOrgk ]0] = a Dff [X1 (n)] + ^Dff[x2 (η)],对数函数为形式上具有以上性质的函数，大气信道湍流引起的乘性噪声通过对数函数转换为噪声与信号的线性相加j( ) = ln[x( )] + ln[/( )]，其中χ(η)为发射信号，I (η)为大气闪烁乘性噪声；步骤b 同态系统中线性滤波器的设计，将线性滤波器设计为零相位数字滤波器，先将输入序列按顺序滤波，然后将所得结果逆转后反向通过滤波器，再将所得结果逆转后输出， 即得到精确零相位失真的输出序列，零相位数字滤波的时域描述由下式表示 Yi (η) = χ (η) ~k h (η) Y2 (η) = Y1 (N-l-n) y3 (η) = y2 (η) ~k h (η) y(n) = y3 (N-l-n)，上式中，x(n)表示输入序列，h(n)为所用数字滤波器冲激响应序列，*表示卷积，yi (η) 为输入序列经过滤波器h (η)后的输出序列，y2(n) Sy1(Ii)的反转序列，y3(n)为y2 (η)第二次经过滤波器h(n)后的输出，y(n)为第二次滤波结果的反转序列，也即零相位数字滤波输出序列。
4.根据权利要求1所述的副载波调制无线光通信大气噪声抑制方法，其特征在于，所述的步骤3对步骤2得到的去噪后的信号采用过零检测法进行解调，得到消噪后的码字，具体按照以下步骤实施采用过零检测法对接收到的消噪后4FSK调制信号进行解调，通过判断过零点数的多少得到关于频率的差异4FSK信号的过零点数随不同载频而不同，当频率大时，过零点的次数多，频率小时，过零点的次数就少。
全文摘要
本发明公开的一种副载波调制无线光通信大气噪声抑制方法，首先建立大气信道数学模型；然后根据大气信道数学模型，对信源码字采用4FSK数字副载波进行调制，得到已调信号，然后对已调信号采用同态滤波技术进行去噪，得到去噪后的信号；最后对去噪后的信号采用过零检测法进行解调，得到消噪后的码字。本发明大气噪声抑制方法，路线简单、经济而且切实可行，易于实现，是专门针对无线激光通信易受大气影响导致通信误码率上升而提出的。该方法降低了高通信速率副载波调制无线激光通信系统误码率，能够很好的抑制大气湍流对通信系统的影响，为FSO无线宽带接入、实现高速数字通信提供了一种新的方法。
文档编号H04B10/12GK102158283SQ201110054089
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者李建勋, 柯熙政, 陈丹, 黄根全 申请人:西安理工大学