一种收发同路的空间激光通信终端后向杂散光抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种收发同路的空间激光通信终端后向杂散光抑制方法，对光电探测器输出的光电流预处理并模数转换后得到数字信号y(k)，该数字信号y(k)中包括接收到的通信信号r(k)、本地杂散光产生的电信号s(k)、加性高斯白噪声n(k)；根据已知的本地发射的信号t(k)，通过数字FIR滤波器进行估计得到s(k)的估计值将数字信号y(k)减去估计值得到只含有加性高斯白噪声的通信信号的估计值本方法与传统的采用光学手段抑制杂散光的方案相比，简化了光路结构，工程实现简单，而且对杂散光的抑制能力更好，在低信干比下，依然可以实现良好的后向杂散光抑制效果。依然可以实现良好的后向杂散光抑制效果。依然可以实现良好的后向杂散光抑制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种收发同路的空间激光通信终端后向杂散光抑制方法


[0001]本专利技术涉及一种收发同路的空间激光通信终端后向杂散光抑制方法。

技术介绍

[0002]自由空间激光通信系统与微波通信系统相比，其信道容量更大，保密性更强，发射端的功耗更低，无论在军用还是民用场合，都有着广阔的应用前景。
[0003]随着终端灵活度要求的提高，无论是车载终端、机载终端还是星载终端，都需要提高通信系统的集成度，减轻通信终端的质量，缩小通信终端的体积。为了满足上述要求，工程技术人员常用“收发同路”方案来提升系统的紧凑性。所谓“收发同路”，指的是在同一激光通信终端内部，本地发射出去的光信号与接收到的来自其他终端的光信号共用一段相同的光路。采用这种方式可以有效提升系统的集成度，但也给系统带来了新的挑战，本地发射的激光对接收到的光信号会产生干扰。
[0004]本地发射的激光在进入自由空间之前，在通信终端内部需要经过多个光学器件。从而产生一系列复杂的反射过程，形成后向杂散光。由于发射机与接收机共用一段光路，这些经过复杂反射的杂散光会进入到光电探测器，光电探测器的作用是将收到的来自其他终端的光信号转化成光电流，进而还原出通信信息。杂散光进入探测器后，将对接收到的外来信号产生严重的干扰，这降低了通信系统的可靠性。如果接收到的光信号与本地发射光所用的频点相近，那么这种影响将更为严重。
[0005]为了抑制本地杂散光的干扰，现有技术常用光学方法，通过在光路上增设滤光片，使用吸光材料等手段，减少进入探测器的光通量。这些方法存在两方面的缺点。
[0006](1)在通信终端上安装光学器件增加了光路的复杂度，在工程实现上难度较大。
[0007](2)虽然光学方法可以抑制一部分杂散光，但是依然无法彻底的去除其影响。当本地发射的光信号与接收到的光信号频点相近时，以及信干比(接收到的信号功率与干扰功率之比)较低时，光学手段的有效性更加难以保证。

技术实现思路

[0008]专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种收发同路的空间激光通信终端后向杂散光抑制方法，基于数字信号处理方法对本地杂散光干扰进行有效抑制。
[0009]技术方案：一种收发同路的空间激光通信终端后向杂散光抑制方法，包括：杂散光与接收到的信号光一起进入到光电探测器，得到光电流；对所述光电流预处理并模数转换后得到数字信号y(k)，所述数字信号y(k)中包括接收到的通信信号r(k)、本地杂散光产生的电信号s(k)、加性高斯白噪声n(k)；根据已知的本地发射的信号t(k)，通过数字FIR滤波器进行估计得到s(k)的估计值将所述数字信号y(k)减去估计值得到只含有加性高斯白噪声的通信信号的估计值
[0010]进一步的，根据最小二乘准则，建立一个含有FIR滤波器抽头系数向量的代价函数，使所述代价函数为最小值时的抽头系数用于所述FIR滤波器。
[0011]有益效果：本专利技术方法与传统的采用光学手段抑制杂散光的方案相比，避免复杂的光学设计和难度较大的光学器件的安装，整个干扰抑制过程通过信号处理算法来实现，简化了光路结构，工程实现简单，而且对杂散光的抑制能力更好，在低信干比，收发信号频点相近时，依然可以实现良好的后向杂散光抑制效果。
附图说明
[0012]图1为本专利技术方法的原理图；
[0013]图2为本专利技术方法的仿真效果图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。
[0015]一种收发同路的空间激光通信终端后向杂散光抑制方法，在激光通信终端的光路上不设置任何去除本地杂散光的装置，杂散光与接收到的信号光一起进入到光电探测器，得到光电流，该光电流既有信号成分又含有杂散光干扰成分,也包含加性高斯白噪声。对光电流预处理并模数转换后得到待处理的数字信号y(k)，预处理过程包括放大、滤波等模拟信号处理。数字信号y(k)中包括接收到的通信信号r(k)、本地杂散光产生的电信号s(k)、加性高斯白噪声n(k)，即：
[0016]y(k)＝r(k)+s(k)+n(k)
[0017]对于采用直接探测体制的激光通信系统，r(k)、s(k)都是大于零的正值。由于杂散光通过多个路径进入到探测器中的路径长短不同，会产生类似于无线电通信中的码间干扰现象，即：
[0018][0019]s(k)由多路时信号t(k
‑
i)加和而成，本地发射的信号t(k)是已知的，这多路信号存在不同程度的时间延迟，并且每路信号的强度系数α
i
也是不同的。N表示可区分的信号路径个数。
[0020]因此，本专利技术方法是通过数字信号处理，通过已知的本地发射的信号t(k)，估计出干扰信号s(k)。s(k)的估计值得到以后，将与y(k)做一个减法运算，从而去除本地杂散干扰成分，得到只含有加性高斯白噪声的通信信号的估计值即有：
[0021][0022]由于s(k)含有不同时延信号t(k
‑
i)的线性组合，所以可以通过数字FIR滤波器进行估计得到，滤波器的输入为t(k)，如图1所示。
[0023]通过数字FIR滤波器进行估计得到s(k)的估计值时，根据最小二乘准则，建立一个含有FIR滤波器抽头系数向量的代价函数，使该代价函数为最小值时的抽头系数用于FIR滤波器，即可得到较为理想的估计值。由于建立代价函数的准则对输入信号的特征是有要求的，所以t(k)与y(k)需要进行一定的信号预处理，去除直流分量，使其均值为0。
[0024]如图2所示的一组仿真曲线验证了本方法的性能。图中共有三条曲线，最下方的一条虚线为不存在本地后向杂散光干扰的通信系统的误码性能曲线，在信噪比相同的情况
下，该曲线对应的误码率最低。当存在较为严重的本地干扰，且信噪比为10dB时，如果不采用任何的抗干扰手段，通信系统的性能如图中最上方的曲线所示，此时的系统性能与不存在本地干扰时相比，有了明显的下降。在相同的信干比下，若采用本专利技术方法，则系统的误码性能可逼近于无干扰时的性能，如图中实线所示。
[0025]本方法用数字信号处理算法抑制收发同路型空间光通信终端的后向杂散光干扰问题。在电学单元中植入信号处理算法，取代在光路中增设滤光片等方法，简化了通信终端的光路结构，并且简便易行，灵活度好。同时，从最优化的角度求解FIR滤波器的抽头系数，可以对杂散光干扰进行深度抑制，在信干比较小时，依然可以有很好的抑制效果。
[0026]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种收发同路的空间激光通信终端后向杂散光抑制方法，其特征在于，包括：杂散光与接收到的信号光一起进入到光电探测器，得到光电流；对所述光电流预处理并模数转换后得到数字信号y(k)，所述数字信号y(k)中包括接收到的通信信号r(k)、本地杂散光产生的电信号s(k)、加性高斯白噪声n(k)；根据已知的本地发射的信号t(k)，通过数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏伟，徐凯，
申请(专利权)人：南通先进通信技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：