[发明专利]一种无线光通信中恒定阈值的信号检测方法及系统

权利要求书

1.一种无线光通信中恒定阈值的信号检测方法，针对开关键控调制无线光通信系统，将信号光电流进行模数转换后进行数字低通滤波，并将数字接收信号除以低通滤波的输出信号，作为待判决信号，进而以恒定值作为判决阈值对待判决信号进行判决；包括如下步骤：

1)模数转换：将模拟的接收信号光电流转换为数字信号，获得数字接收信号；具体通过式1进行模数转换，输出数字接收信号r[k]：

r[k]＝d[k]I[k]+n[k] (式1)

其中，k表示信号序列号；r[k]表示数字的接收信号；d[k]表示发送信息序列，取值为‘0’或‘1’；I[k]表示光强闪烁序列，取正数值；n[k]表示零均值加性高斯白噪声序列；

2a)低通滤波：对数字接收信号进行低通滤波，提取大气信道光强闪烁信息；式2表示低通滤波后的信号r_f[k]：

r_f[k]＝I[k]/2+d_f[k]+n_f[k] (式2)

其中，d_f[k]表示信息序列d[k]的低通滤波输出的交流分量，n_f[k]表示噪声n[k]的低通滤波输出；进行低通滤波采用的截止频率远小于传输数据速率，同时大于大气湍流光强闪烁的截止频率；当低通滤波的截止频率远小于数据速率时，|d_f[k]|＜＜1且|n_f[k]|＜＜n[k]；

2b)延时补偿：在操作步骤2a)的同时，对接收信号光电流的数字信号进行延时，以使得该信号与2a)低通滤波后的信号同步；

3)除法运算：将步骤2b)输出的延时补偿后的数字信号除以步骤2a)输出低通滤波后的信号，得到的信号作为待判决信号；

4)判决：以恒定值为判决阈值，对步骤3)输出的待判决信号进行判决：当待判决信号大于判决阈值时，判决输出数字信号‘1’，否则判决输出数字信号‘0’；

由此实现无线光通信中恒定阈值的信号检测。

2.如权利要求1所述的信号检测方法，其特征是，步骤4)所述判决阈值设为“1”。

3.如权利要求1所述的信号检测方法，其特征是，步骤1)模数转换的采样倍率为2倍以上。

4.如权利要求1所述的信号检测方法，其特征是，所述传输数据速率量级为百MHz到GHz；低通滤波器的截止频率为150kHz；大气信道引起的光强闪烁的截止频率量级为kHz。

5.如权利要求1所述的信号检测方法，其特征是，步骤2b)的延时根据步骤2a)中低通滤波引入的时延进行设计。

6.如权利要求1所述的信号检测方法，其特征是，步骤4)所述恒定值为“1”。

7.一种无线光通信中利用恒定阈值判决信号的系统，包括：光源，信号源，强度调制器，发射天线，大气信道，接收天线，光电探测器，模数转换器，延时模块，低通滤波器，除法运算模块和判决模块；

其中，光源、信号源、强度调制器和发射天线构成系统的发射机；接收天线、光电探测器、模数转换器、延时模块、低通滤波器、除法运算模块和判决模块构成系统的接收机；所述发射机中的光源、强度调制器和发射天线之间用光纤进行连接，所述发射机中的信号源和强度调制器之间用微波传输线进行连接；所述接收机中的接收天线和光电探测器之间用光纤进行连接，所述接收机中的光电探测器、模数转换器、延时模块、低通滤波器、除法运算模块和判决模块之间用微波传输线进行连接；

所述接收机中，接收天线接收大气信道信号经光电探测器，模数转换器将光电探测器的输出光电流转换成数字信号；数字信号通过低通滤波器提取光强闪烁信息；同时，数字信号经延时模块进行延时补偿；通过除法运算模块将延时补偿输出的数字信号除以低通滤波输出，得到待判决信号；将待判决信号输入判决模块，以恒定值进行判决，由此实现开关键控OOK信号的高速实时判决。

8.如权利要求7所述的系统，其特征是，所述光源具体为红外激光器，输出光波长为1550nm；所述信号源具体为二进制随机序列发生器，二进制序列码率为2.5Gbps。