[发明专利]无线光通信大动态范围自适应阈值判决装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线光通信大动态范围自适应阈值判决装置及方法，属于无线光通信技术领域。

背景技术

无线光通信是以光为信号的载体，在自由空间实现语音、图像及其他数据信息的无线传输方式。具有通信速率高、通信容量大、抗干扰能力强、抗截获能力强、体积小、重量轻、功耗低的优点，是一种很有发展前景的无线通信技术。不过，与光纤通信不同，无线光通信其大气信道十分复杂，存在诸多影响光信号传输的不利因素，其中尤以大气湍流为甚。大气湍流会引起光信号功率衰减，频次很高，致使到达无线光通信系统接收端的光信号强度频繁起伏。对于采取强度调制/直接检测方式的无线光通信系统来说，例如开关键控OOK，由于其接收端使用阈值判决方法实现对通信数据的检测，光信号强度起伏会严重影响接收端对信号的判决，导致最优判决阈值随之发生变化，而实际判决阈值偏离最优判决阈值越大，误码率就越高，致使无线光通信系统的性能降低，甚至无法实现正常无线光通信。

为摆脱大气信道中的不利因素的影响，公告号为CN103036616B的一件中国发明专利提出了一项名称为“基于脉冲光谱幅度编/解码的大气无线激光通信自适应阈值判决方法”的方案，该方案主要从两方面抑制以大气湍流为主的不利因素对大气无线光通信系统的影响：

1、预先测量在发送信号的条件下与各光频码片对应的光电探测信号，并以与其中最弱光电探测信号对应的光频码片为基准，通过编码和驱动模块来控制与其他光频码片对应的线阵液晶空间光调制器的像素，以减小这些像素的亮度，进而使各光频码片所对应的光电探测器信号的强弱相等，这里所采用的光电探测器为线阵CCD相机；

2、通过似然比方程计算最优判决阈值，采用最优判决阈值作为阈值，对线阵CCD相机接收到的信号进行判决，从而降低大气无线光通信系统的误码率。

但是，所述现有技术存在以下技术问题：

由于线阵CCD相机的探测动态范围十分有限，并不适合所测量的量的变化幅度很大的情况，而无线光通信的距离时常有大幅度变化，这样会引起入射光强度的大幅度变化，远远超出线阵CCD相机所能探测的动态范围；并且，此时的线阵CCD相机输出的信号已经不能准确反映光信号强度的变化，所以，当其采用似然比方程以该信号为基础计算所得的最优判决阈值并非此时的最优阈值，再以该阈值作为判决阈值将不能抑制通信距离的变化对无线光通信系统的影响；同样，其采用的线阵液晶空间光调制器调光的动态范围也十分有限，仅能在很小的范围内对光强进行控制，同样难以抑制通信距离可能发生的大幅度变化对无线光通信系统的影响；再有，所述线阵CCD相机、线阵液晶空间光调制器的采用，使得无线光通信系统的结构复杂、成本高、功耗高、体积大。

发明内容

为了全面消除因线阵CCD相机、线阵液晶空间光调制器的采用给无线光通信带来的负面影响，我们发明了一种无线光通信大动态范围自适应阈值判决装置及方法，本发明能够在通信距离发生大幅度变化时，依然能够使无线光通信正常进行，同时，本发明之装置的结构、成本、功耗、体积也得到改善。

本发明之无线光通信大动态范围自适应阈值判决装置其特征在于，如图1所示，接收光学系统1的像方焦面落在光电探测器2的感光面上，光电探测器2的输出端与功分器3的输入端连接，功分器3的两个输出端分别与阈值提取模块4、电压比较器5的输入端连接，阈值提取模块4的输出端连接到电压比较器5的另一个输入端；或者如图2所示，接收光学系统1的出射光经分光棱镜6分光后，两个像方焦面分别落在阈值光电探测器7、通信光电探测器8的感光面上，阈值光电探测器7、通信光电探测器8的输出端分别与阈值提取模块4、电压比较器5的输入端连接，阈值提取模块4的输出端连接到电压比较器5的另一个输入端；所述光电探测器2、阈值光电探测器7以及通信光电探测器8由PIN光电二极管或者雪崩光电二极管担当，所述阈值提取模块4由低通滤波器、DSP、FPGA或者ASIC担当。