专利名称：一种基于网格编码调制的空间光通信模式切换方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于空间光通信系统的模式切换通信方法，尤其涉及一种基于网格编码调制的模式切换方法。
背景技术：
空间光通信技术是一种基于光传输方式、采用红外激光承载高速信号的无线传输技术，它以激光为载体，以空气为介质，大多采用点对点的方式实现连接。相比较传统的有线或无线通信方式，空间光通信技术具有保密性好、信息容量大、传输速率高、组网灵活、成本低等诸多优点，在多种领域受到人们的关注。但另一方面，空间光通信系统是利用激光在空中传输信号，在空气中传输的激光不可避免的受到随机大气信道的严重影响大气中的气体分子、水雾、雪、霆、气溶胶等粒子，其几何尺寸与激光波长相近甚至更小，这就会引起光的吸收、散射，特别在强湍流的情况下，光信道将受到严重干扰。由于大气信道的随机特性，在通信的过程中大气信道的状态随时可能发生改变。现有的自由空间光通信技术通过增大光功率、降低信息速率来对抗大气衰减；采用空间分集技术来对抗大气闪烁以及在通信中断的情况下采用微波通信备份等。这些措施虽然在一定程度上可以提高空间光通信的可靠性，但却都相应地受到地理条件、位置、环境、成本、激光安全等因素的制约。
发明内容
为克服空间光信道的随机噪声的干扰对通信性能产生的严重影响，本发明提供了一种基于网格编码调制的空间光模式切换通信方法。本发明还提供了一种上述空间光模式切换通信方法采用的空间光通信系统实例。本发明还提供了一种上述空间光模式切换通信方法中模式一采用的网格编码调制方法的编码器结构。本发明还提供了一种上述空间光模式切换通信方法中模式二采用的网格编码调制方法的编码器结构。本发明解决技术问题的技术方案是:提供了一种基于网格编码调制的空间光模式切换通信方法。该方法通过两种模式间的自动切换实现模式切换通信。两种通信模式采用不同冗余的网格编码调制格式，各自适用于不用的信道环境。通信模式一采用的网格编码调制方法信息传输速率较快；通信模式二采用的网格编码调制方法抗干扰能力较强。每间隔固定的时间发送一段已知的检测序列，根据接受到的检测序列判断信道情况，系统在通信模式一与通信模 式二之间切换。本发明还提供了一种上述空间光模式切换通信方法采用的空间光通信系统实例。包括第一端系统与第二端系统，该第一端系统包括发送模块、切换模块和网管；第二端系统包括接收模块、检测装置和网管。当第二端接收模块接收到检测序列时，将信号传送给检测装置，检测装置做出判断后将判断结果通过第二端网管发送给第一端网管，第一端切换模块根据判断结果控制系统的通信模式。本发明还提供了一种上述空间光模式切换通信方法中模式一采用的网格编码调制方法的编码器结构。网格编码调制技术是一种将编码与调制有机结合，以达到充分利用功率和频谱资源的目的。信源序列首先通过串并变换装置转换为四路相同速率的信号，其中后二路信号通过码率为2/3的卷积码编码器输出为三路信号，这三路信号与前二路未编码的信号一起进行32QAM调制。其中，后三路信号从星座图中选择子集，前二路信号从子集中选择信号点。本发明还提供了一种上述空间光模式切换通信方法中模式二采用的网格编码调制方法的编码器结构。网格编码调制技术是一种将编码与调制有机结合，以达到充分利用功率和频谱资源的目的。信源序列首先通过串并变换装置转换为三路相同速率的信号，其中最后一路信号通过码率为1/2的卷积码编码器输出为二路信号，这二路信号与前二路未编码的信号一起进行16QAM调制。其中，后二路信号从星座图中选择子集，前二路信号从子集中选择信号点。与现有技术相比，本发明的基于网格编码调制的空间模式切换通信方法，不需要改变光学接收天线与接收器端面的相对位置，无需改变光学天线上光束的大小、方向、位置就能实现对信号环境的模式切换，保证通信的质量。此外，在通信的调整过程由系统自动完成，无需人的介入，方便实用。
图1是本发明所采用的空间光通信系统的系统实例图2是本发明模式一所采用的网格编码调制方法的编码器结构图3是本发明模式二所采用的网格编码调制方法的编码器结构
具体实施例方式请参阅图1，是本发明所采用的空间光通信系统的系统实例。该空间光系统包括第一端系统和第二端系统。第一端系统包括发送模块10、模式切换模块15、网管14 ;第二端系统包括接收模块11、检测装置12、网管13。发送模块10每间隔固定时间发送一段已知检测序列，当接收模块11接收到由发送模块10发送过来的包含检测序列信息的光信号时，将光信号变为电信号送入检测装置
12。然后，检测装置12对送入的电信号进行检测评估出此时的信道情况，并据此对采用何种通信模式进行判断。由网管13将该判断结果发送给网管14，并经由网管14把判断结果送入模式切换模块15。模式切换模块15根据结果决定是否切换当前模式，最后由发送模块发送出相应的信号。例如:假设系统现在处于通信模式一的工作状态，若检测装置12通过检测序列判断出信道环境变差，则将这个判断结果经由网管13、网管14传递到模式切换模块15，模式切换模块15根据判断结果作出模式切换的命令，控制发送模块10采用通信模式二工作。若检测装置12通过检测序列判断出信道环境良好，则将这个判断结果经由网管
13、网管14传递到模式切换模块15，模式切换模块15根据判断结果作出不切换模式的命令，控制发送模块10仍然采用通信模式一工作。请参阅图2，是本发明模式一所采用的网格编码调制方法的编码器结构。该编码器由串并变换装置20、卷积编码器21、32QAM调制装置22组成。信源序列首先通过串并变换装置20转换为四路相同速率的信号，其中后二路信号通过码率为2/3的卷积码编码器21输出为三路信号，这三路信号与前二路未编码的信号一起送入32QAM调制装置22后输出编码后的信号。其中，后三路信号从星座图中选择子集，前二路信号从子集中选择信号点。请参阅图3，是本发明模式二所采用的网格编码调制方法的编码器结构。该编码器由串并变换装置30、卷积编码器31U6QAM调制装置32组成。信源序列首先通过串并变换装置30转换为三路相同速率的信号，其中最后一路信号通过码率为1/2的卷积码编码器31输出为二路信号，这二路信号与前二路未编码的信号一起送入16QAM调制装置32后输出编码后的信号。其中，后二路信号从星座图中选择子集，前二路信号从子集中选择信号点。
权利要求
1.一种空间光通信系统，其包括第一端系统与第二端系统，其特征在于:该第一端系统包括发送模块、切换模块和网管；第二端系统包括接收模块、检测装置和网管；每间隔固定的时间由第一端系统发送模块发送一段已知的检测序列，当第二端系统接收模块接收到检测序列时，将信号传送给检测装置，检测装置做出判断后将判断结果通过第二端网管发送给第一端网管，第一端切换模块根据判断结果控制系统的通信模式。
2.如权利要求1所述的空间光通信系统，其特征在于:已知的检测序列为伪随机序列。
3.一种空间光通信系统的发送端系统，其包括发送模块，特征在于:其还包括模式切换模块和网管系统，该模式切换模块与发送模块相连，网管系统与模式切换模块相连，该网管系统接收到接收端系统传送来的判断结果后，将判断结果发送给模式切换模块，由模式切换模块完成发送模块的模式切换。
4.一种空间光通信系统的发送端系统，其包括接收模块，特征在于:其还包括检测装置和网管系统，该检测装置与接收模块相连，网管系统与检测装置相连，该接收模块接收到发送端系统发送的检测序列后，将检测序列送入检测装置进行检测判断，并将判断结果发送给网管系统，由该网管系统将该判断结果回复给发送端系统。
5.一种空间光通信系统的模式切换方法，其特征在于包括如下步骤: 提供第一端系统，包括发送模块、模式切换模块和网管系统； 提供第二端系统，包括接收模块、检测装置和网管系统； 接收模块接收到发送模块发送的检测序列后，将该序列送入检测装置进行判断，检测装置将判断结果发送给第二端网管系统，第二端网管系统将该检测结果通过第一端网管系统发送给模式切换装置，模式切换装置根据判断结果对发送端系统的发送模式进行切换；发送端系统的发射模式分为模式一和模式二。
6.如权利要求5诉述的空间光通信系统模式切换方法，其特征在于:该检测序列为伪随机序列。
7.如权利要求5诉述的空间光通信系统模式切换方法，其特征在于:模式一采用的网格编码调制方法的编码器结构；信源序列首先通过串并变换装置转换为四路相同速率的信号，其中后二路信号通过码率为2/3的卷积码编码器输出为三路信号，这三路信号与前二路未编码的信号一起进行32QAM调制；其中，后三路信号从星座图中选择子集，前二路信号从子集中选择信号点。
8.如权利要求5所述的空间光通信系统模式切换方法，其特征在于:模式二采用的网格编码调制方法的编码器结构；信源序列首先通过串并变换装置转换为三路相同速率的信号，其中最后一路信号通过码率为1/2的卷积码编码器输出为二路信号，这二路信号与前二路未编码的信号一起进行16QAM调制；其中，后二路信号从星座图中选择子集，前二路信号从子集中选择信号点。
全文摘要
本发明涉及一种适用于空间光通信系统的模式切换通信方法，该方法通过两种模式间的自动切换实现模式切换通信。两种通信模式均基于网格编码调制格式，各自适用于不用的信道环境。每间隔固定的时间发送一段已知的检测序列，根据接受到的检测序列自动切换合适的通信模式，使通信质量不受空间光信道参数变化的影响，整个过程不用人工操作，使用方便。
文档编号H04L1/00GK103166703SQ20131010650
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者忻向军, 刘哲, 张丽佳, 刘博 , 张琦, 王拥军, 薛道均, 胡善亭 申请人:武汉邮电科学研究院