[发明专利]逆向调制无线光通信中抑制闪烁的波长分集装置和方法

说明书

本发明提供了基于波长分集抑制逆向调制无线光通信中大气闪烁的装置，包括在大气信道中实现通信传输的询问端和逆向调制端；询问端包括光信号发生器，与光信号发生器连接的透镜整形机构，以及与透镜整形机构对接的波分解复用器、光电转换机构和信号处理模块；逆向调制端包括相互对接的聚焦透镜、调制器，以及给调制器提供输入信号的驱动器；且聚焦透镜与所述透镜整形机构相互对应。本发明公开了一种基于波长分集抑制逆向调制无线光通信中大气闪烁的装置和方法。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种基于波长分集抑制逆向调制无线光通信中大气闪烁的装置和方法。

背景技术

无线光通信可分为室内和室外光通信。室外无线光通信也称为自由空间光通信(Free Space Optical Communication，FSO)，是一种在大气等自由空间信道中通过激光传递信息的通信方式。无线光通信的装置成本相对较低，不需要频率分配和许可。自由空间光通信系统一般由光发送机和光接收机两个终端组成，为了保证光信号能够从发送端到达接收端，实现点对点通信，自由空间光通信两端都需要配备复杂的自动瞄准、捕获和跟踪(Pointing,Acquisition and Tracking，PAT)系统，这不仅需要提供额外供电，而且还增加了系统的成本、体积和重量。

由于一些特殊的应用场景存在着发送端和接收端载荷不平衡的问题，例如无人机的应用，移动端无法携带质量重与体积大的激光源、光束追踪和对准器件，因此逆向调制空间光通信技术被提出用来解决这一问题。

逆向调制空间光通信系统是将光发送机和光接收机设计在同一端，称作询问端，系统另一端由反射器件和调制器件组成的逆向调制端。

如图1所示，询问端包括：通信分系统、光学分系统和扫描捕获跟踪分系统。逆向调制端包括：逆向调制光学系统、调制器及驱动。在工作时，首先由询问端的光发送机发出一束没有经过任何调制的激光束，这束光经过大气信道传播到达逆向调制端以后会被光学系统沿原光路反射回来，同时调制器会将逆向调制端的信息调制到沿原光路返回的光束上，这束光达到询问端后被接收并解调出来，从而实现单向空间光通信。

现有技术中，逆向调制光通信在传输过程中，其激光传输链路都要经历往返两次大气信道，受到的大气湍流影响与传统无线光通信单向链路相比更加明显。因此，如何降低大气湍流效应的影响，减小光强闪烁，是通信系统设计中面临的难点。为了克服大气湍流的影响，NRL利用野外实验采集的数据，分析了采用空间分集条件下的逆向调制无线光通信误码率性能，发现空间分集发送和空间分集接收方法，虽然具有不影响通信速率，分集增益高等优点，但是整个系统中需要多个发送装置或接收装置，大大增加了系统的成本。SeanManning通过联合使用前向纠错(FEC)、数据交织以及同步算法来实现基于现场可编程门阵列(FPGA)的信道编码自由空间光通信调制解调器来降低光衰落引起的数据丢失，结果表明与单个逆向调制孔径相比，使用信道编码技术能够显著地改善BER性能，但是信道编码的算法复杂性高。以及现有技术中还提出了一种新的基于散斑技术的逆向调制通信检测模式，该模式可以检测来自调制器的微小光起伏。该检测模式简单、模块化、价格低廉，但仅适合于低速逆向调制光通信。

因此，需要研发一种能进一步改善逆向调制无线光通信系统中，大气湍流对于往返两次传输的光链路信号的影响的逆向调制无线光通信装置。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种基于波长分集抑制逆向调制无线光通信中大气闪烁的装置和方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于波长分集抑制逆向调制无线光通信中大气闪烁的装置，包括在大气信道中实现通信传输的询问端和逆向调制端；所述询问端包括光信号发生器，与光信号发生器连接的透镜整形机构，以及与所述透镜整形机构对接的波分解复用器、光电转换机构和信号处理模块；所述逆向调制端包括相互对接的聚焦透镜、调制器，以及给调制器提供输入信号的驱动器；且所述聚焦透镜与所述透镜整形机构相互对应。