适合于强度调制/直接检测式的光空时网格码编码方法，其步骤为：步骤一：二进制比特流编码后生成QAM/PSK信号；步骤二：将编码输出的信号实现串并变换；步骤三：将串并变换器输出的信号矢量映射，使映射后的信号满足厄米特对称性；步骤四：对映射后的信号进行2N点的快速傅里叶逆变换，加入一直流分量；步骤五：消除负数信号；步骤六：接收端，采用光电探测器将接收到的光信号转换为电信号，然后去掉直流分量；步骤七：经模/数转换和2N点串并变换后得到一并行双极性信号，再通过快速傅里叶变换，将其变为复数/负数信号；步骤八：通过逆映射和并串变换，将逆映射后的信号送入到空时网格码译码器中，完成译码。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线光通信多输入多输出(MIMO)系统中空时网格编码的设计方法，采用光强度调制实现正交幅度调制(QAM)或者相位键控(PSK)的方法，属于无线光通信(FSO)
技术介绍
无线光通信具有高宽带、大容量、低成本、无需频率许可等优点，是构建三网融合、解决“最后一公里”瓶颈、实现全球高速及实时通信的有效手段。光信号在大气中传输时会受到损耗、衰减、背景辐射和大气湍流等各种干扰。其中，大气湍流对光信号的影响最为严重，特别是在强湍流情况下可以达到大于30dB的衰落，致使光信号受到严重干扰甚至脱靶，严重影响光通信系统的稳定性和可靠性。光MIMO技术不仅能够有效抑制湍流效应，而且还能极大的提高现有通信系统的传输速率，降低系统对跟踪精度的要求。空时编码是实现MIMO技术的一种行之有效的方法，其主要分为空时分组码、分层空时码、空时网格码等。其中，空时网格码可以在不牺牲系统带宽的情况下获得满分集增益及高编码增益，可提高传输质量。它能够达到编译码复杂度、性能和频带利用率之间的最佳折衷，并且在各种信道环境下都具有较好的性能，特别适合于大气湍流信道。空时编码的思想起源于射频(RF)通信，虽然射频通信和无线激光通信之间存在一定的相似性，但二者也有较大的差异。主要表现在：①激光在大气中传播时受到外界环境的影响更为复杂；②影响两种通信方式中的噪声机制不完全相同；③传递信号时所采用的调制方法不同；④所传递的信号形式、含义以及表示方法不相同。上述原因导致射频中空时编码的方法和理论不能直接照搬到无线激光通信中。由于射频中的空时网格编码存在复数和负数，这些值无法直接利用强度来表示，故需对空时编码理论进行新的推导和分析，提出适合于强度调制/直接检测(IM/DD)的光空时网格编码方案。考虑到快速傅里叶逆变换(IFFT)在满足厄尔比特对称性时，能将复数或者负数信号转换为实数信号。因此，本专利技术提出了一种利用快速傅里叶逆变换的对称性并在信号中加入直流分量的空时网格编码方法来满足信号无线光通信信道中的传输。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种将复数/负数信号转换为正实数信号的一种方法。本专利技术是适合于强度调制/直接检测式的光空时网格码编码方法，其目标是将空时网格码编码器输出的PSK或QAM转换成一正实数信号，从而解决了原有空时网格码编码器输出的复数信号无法直接在光通信链路中传输的问题；接收端采用相反的过程，通过实数/复数的转换，得到输入到空时网格码译码器的信号，最终完成译码；其步骤为：步骤一：二进制比特流输入到空时网格码编码器中，编码后生成QAM/PSK信号；步骤二：将编码输出的信号送入到一个大小为N-1的串并变换器中，实现串并变换。步骤三：将串并变换器输出的信号进行N-1点到2N点的矢量映射，使映射后的信号满足厄米特对称性。步骤四：对映射后的信号进行2N点的快速傅里叶逆变换，得到一双极性实数信号，再经并串变换和模数转换后，加入一直流分量。步骤五：所加入的直流分量值必须大于或等于最大负值信号的幅度，用以消除负数信号。接着，通过光强调制器将电信号转换成光信号，通过光学天线发射出去。步骤六：接收端，采用光电探测器将接收到的光信号转换为电信号，然后去掉直流分量。步骤七：经模/数转换和2N点串并变换后得到一并行双极性信号，再通过2N点的快速傅里叶变换，可将其变为一复数/负数信号。步骤八：通过逆映射和并串变换，将逆映射后的信号送入到空时网格码译码器中，完成译码。本专利技术的有益之处为：利用快速傅里叶逆变换的对称性并在信号中加入直流分量的空时网格编码方法来满足信号无线光通信信道中的传输。可有效的抵御湍流效应、提高通信系统的传输速率。附图说明图1为无线光通信系统结构图，图2为系统模型图，图3为空时网格码编码器，图4为复数/正实数转换器，图5为正实数/复数转换器，图6为S.I.＝0.64state-QPSK时，空时网格码误码率，图7为S.I.＝14state-QPSK时，空时网格码误码率。具体实施方式本专利技术是适合于强度调制/直接检测式的光空时网格码编码方法，其目标是将空时网格码编码器输出的PSK或QAM转换成一正实数信号，从而解决了原有空时网格码编码器输出的复数信号无法直接在光通信链路中传输的问题；接收端采用相反的过程，通过实数/复数的转换，得到输入到空时网格码译码器的信号，最终完成译码；其步骤为：步骤一：二进制比特流输入到空时网格码编码器中，编码后生成QAM/PSK信号；步骤二：将编码输出的信号送入到一个大小为N-1的串并变换器中，实现串并变换。步骤三：将串并变换器输出的信号进行N-1点到2N点的矢量映射，使映射后的信号满足厄米特对称性。步骤四：对映射后的信号进行2N点的快速傅里叶逆变换，得到一双极性实数信号，再经并串变换和模数转换后，加入一直流分量。步骤五：所加入的直流分量值必须大于或等于最大负值信号的幅度，用以消除负数信号。接着，通过光强调制器将电信号转换成光信号，通过光学天线发射出去。步骤六：接收端，采用光电探测器将接收到的光信号转换为电信号，然后去掉直流分量。步骤七：经模/数转换和2N点串并变换后得到一并行双极性信号，再通过2N点的快速傅里叶变换，可将其变为一复数/负数信号。步骤八：通过逆映射和并串变换，将逆映射后的信号送入到空时网格码译码器中，完成译码。本专利技术通过如下技术措施来达到：1.基本假设本专利技术假设信道状态参数已知，且系统具有可靠的同步机制，该假设是此类系统的典型情况，非本专利技术的特殊要求。2.无线光通信系统结构无线光通信系统结构，如图1所示。该系统包括光发射机、大气信道、光接收机和自动跟踪瞄准系统(ATP)。其中，光发射机包括信号输入处理和调制电路、半导体激光器发射光源及其驱动电源、光学发射系统。光接收机包括接收光学系统、光电探测器、信号处理、解调及输出电路。ATP伺服控制系统包括信号模/数转换与处理、控制计算机与接口、信号数/模转换与处理、控制校正网络、伺服驱动单元、反馈控制机构和伺服电机组。3.无线光空时网格码本专利技术的无线光通信系统结构如图2所示，包括发射端子系统和接收端子系统。发射端子系统主要完成信号的发射，依次包括的器件有空时网格编码器、复数(负数)/正实数转换器、调制及驱动电路阵列、激光器阵列和光学发射天线阵列。接收端子系统主要完成信号的接收和恢复，依次包括光学接收天线阵列、探测器阵列、正实数/复数(负数)转换器、空时网格码译码器。本专利技术利用快速傅里叶逆变换的对称性和加直流分量的方法提出了一种适合于强度调制的光空时网格编码，其原理如图2所示。在发送端，空时网格编码器输出的信号经复数/正实数转换后变为正实数信号。复数/正实数转换的实质是利用快速傅里叶逆变换的对称特性将空时网格编码中的复数信号转换为实数信号，再加入一个足够大的直流分量，即可将负实数信号转换为正实数信号。转换后的正实数信号通过光强调制器完成电信号到光信号的转换，再通过光学天线发射出去。接收端由光电检测器直接接收经大气传输后的光强信号，再经正实数/复数转换处理后还原为复数和负数信号，由空时网格译码器完成译码。对于采用两个发射天线的空时网格码系统，空时网格码编码器将二进制信源比特组转换成QAM(PSK)格式，此时输出本文档来自技高网...
【技术保护点】
适合于强度调制/直接检测式的光空时网格码编码方法，目标是将空时网格码编码器输出的复数信号转换成一正实数信号；接收端采用相反的过程，通过实数/复数的转换，得到输入到空时网格码译码器的信号，最终完成译码，其步骤为：步骤一：二进制比特流输入到空时网格码编码器中，编码后生成QAM/PSK信号；步骤二：将编码输出的信号送入到一个大小为N‑1的串并变换器中，实现串并变换；步骤三：将串并变换器输出的信号进行N‑1点到2N点的矢量映射，使映射后的信号满足厄米特对称性；步骤四：对映射后的信号进行2N点的快速傅里叶逆变换，得到一双极性实数信号，再经并串变换和模数转换后，加入一直流分量；步骤五：所加入的直流分量值必须大于或等于最大负值信号的幅度，用以消除负数信号；接着，通过光强调制器将电信号转换成光信号，通过光学天线发射出去；步骤六：接收端，采用光电探测器将接收到的光信号转换为电信号，然后去掉直流分量；步骤七：经模/数转换和2N点串并变换后得到一并行双极性信号，再通过2N点的快速傅里叶变换，可将其变为一复数/负数信号；步骤八：通过逆映射和并串变换，将逆映射后的信号送入到空时网格码译码器中，完成译码。
【技术特征摘要】
1.适合于强度调制/直接检测式的光空时网格码编码方法，目标是将空时网格码编码器输出的复数信号转换成一正实数信号；接收端采用相反的过程，通过实数/复数的转换，得到输入到空时网格码译码器的信号，最终完成译码，其步骤为：步骤一：二进制比特流输入到空时网格码编码器中，编码后生成QAM/PSK信号；步骤二：将编码输出的信号送入到一个大小为N-1的串并变换器中，实现串并变换；步骤三：将串并变换器输出的信号进行N-1点到2N点的矢量映射，使映射后的信号满足厄米特对称性；步骤四：对映射后的信号进行2N点的快...
【专利技术属性】
技术研发人员：惠琴，肖博，曹明华，王雪，胡秋，姚宇，李源，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
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