[发明专利]一种应用于大气激光通信空间调制系统的多路光信号快速搜索方法

说明书

一种应用于大气激光通信空间调制系统的多路光信号快速搜索方法，属于空间激光通信技术中的大气激光通信空间调制技术领域。解决了现有系统的误码率和计算复杂度高，系统性能差的问题。本发明先设定大气激光通信空间调制系统的初始状态，根据大气激光通信空间调制系统的天线个数构建第1个时刻维特比网格图；构建k时刻维特比网格图，并利用每个节点与k‑1时刻维特比网格图节点构建N_t条假设搜索路径，利用基于GLRT的决策判决式判决获得的结果，获取每个节点的空间域状态；将基于GLRT的决策判决式判决获得的结果对应的假设搜索路径作为生存路径，当k时刻的N_t个节点只存在一条生存路径时，该条生存路径为判决路径。本发明适用于大气激光通信空间调制系统。

技术领域

本发明属于空间激光通信技术中的大气激光通信空间调制技术领域。

背景技术

自由空间光通信(FSO)，也被称为大气激光通信，是一门关键的无线通信技术。它将需要传输的信息加载到激光束上，直接以大气作为传输媒介来实现信息传输的一种通信形式。与前两种通信方式相比，FSO集二者之所长，具有传输速率高、通信容量大、保密性好、频谱资源丰富、架设简单等优点，在解决“最后一公里接入”问题上有很大优势。FSO技术的这些优势，使得其具有极高的应用价值。另外，在对保密性有较高要求的场合，FSO通信也是一个不二选择。但是，在FSO系统中，承载信息的激光信号是直接在大气中进行传输的，而激光信号容易受到大气因素的影响，因而这些因素严重制约着FSO系统的通信距离和可靠性。

大气中的主要影响因素有大气衰减、大气湍流等。为了克服这些影响、实现信道的有效补偿，自适应光学、大孔径接收、光多输入多输出(MIMO)等技术被提了出来。目前，MIMO技术是最有效、最实用的大气信道补偿技术。它最早是针对射频通信提出的，是无线通信领域智能天线的重大突破技术之一。作为一种多天线传输技术，MIMO在其收发两端同时配置了多个光学天线，在发射端将需要发送的信息调制到多个光束上，并通过光学天线进行同时发送。发射出去的多个光束在大气信道中经历了多径传输后最终到达接收端，接收端对收到的信息进行相应的处理。与前两种技术相比，MIMO具有实现简单、成本低、实用性强等优势，它可以在不额外增加频谱资源和发射功率的情况下，成倍提高现有系统的信道容量。同时，引入MIMO技术，可以提高系统的可靠性，降低系统误码率。因此，将MIMO技术引入到大气激光通信中可以极大地减弱接收信号的光强起伏，成为抵御大气湍流、改善系统性能的一种有效措施。

然而，由于多天线的引入，也使得MIMO技术存在信道间干扰强、同步要求高、接收端译码复杂以及需要多条通信链路间同步问题等缺点。而空间调制(SM)的出现弥补了MIMO技术的上述诸多缺陷，同时它还利用拓展了信号的空间域维度，增大了系统通信容量。空间调制的概念最早出现在射频通信中，在引入光通信领域时通常称为光空间调制(OSM)。虽然SM技术起源较晚，但发展很迅速，尤其是在射频领域已经取得了较好的研究成果。相比之下，有关OSM在FSO系统中的研究，对接收端的信号检测复杂度高的问题鲜有解决技术。光信号的搜索检测算法作为通信系统重要的一环，如何提出性能好且计算复杂度较低的检测算法，是决定系统能否走向实用化的关键。FSO由于采用了频率极高、能量集中、频带较宽且方向性又好的光波作为信息传输的载体，并且是以激光束作为载波在大气中传输的，所以其信号特点、调制方式以及信道模型等又与射频通信有着很大的不同。研究针对大气激光通信系统的空间调制技术及相关理论，对空间调制技术的实用化有着重要的意义。因此，空间调制是一种很有应用前景的特殊MIMO技术，但针对大气光通信系统的信号判决检测算法问题仍有待研究。