專利名稱：一種漫射激光通信碼速率的自適應(yīng)確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漫射激光通信碼速率的自適應(yīng)確定方法。
背景技術(shù)：
一些較復(fù)雜的系統(tǒng)，例如航天器，內(nèi)部的許多設(shè)備之間需要相互通信。如果每一對 需要相互通信的設(shè)備之間都用一束電纜連接，整個系統(tǒng)內(nèi)部就會布滿密密麻麻的電纜，系 統(tǒng)的重量自然增加。而對于航天器此類的系統(tǒng)，重量的增加意味著發(fā)射費(fèi)用的增加，甚至事 關(guān)發(fā)射的可行性問題。不僅如此，目前廣泛散布于太空中的空間碎片隨時都有擊穿航天器 外殼的可能，空間碎片一旦進(jìn)入航天器內(nèi)部，密集的電纜很容易被擊斷，導(dǎo)致衛(wèi)星故障。自由空間激光通信是近年來興起的一種熱點(diǎn)通信技術(shù)，是利用激光作為信息載體 在自由空間環(huán)境中傳輸信息的一種通信方式。自由空間激光通信系統(tǒng)以其傳輸碼率高、安 裝方便、成本低、安全性好等諸多優(yōu)點(diǎn)已廣泛運(yùn)用于衛(wèi)星通信與地面視距通信領(lǐng)域，有著良 好的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。隨著對超穩(wěn)激光器、新型光束控制器、高靈敏度和高數(shù)據(jù) 率接收器和適合空間應(yīng)用的先進(jìn)通信電子設(shè)備研究的基本成熟，空間激光通信已經(jīng)成為下 一代光通信的發(fā)展方向。此外，自由空間激光大氣通信系統(tǒng)跟其他無線電通信手段相比，還 具有不擠占寶貴的無線電頻率資源、電磁兼容性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)、且不干擾其他傳輸 設(shè)備、保密性強(qiáng)等特點(diǎn)，并且在有效通信距離和寬帶等方面還蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)展?jié)摿?。在諸 如航天器一類的復(fù)雜系統(tǒng)中，以自由空間激光通信代替電纜通信，既可以為航天器減少電 纜的那部分重量和體積，也可以避免電纜被空間碎片擊中造成的斷路和短路，還可以提高 通信過程中的抗干擾能力。自由空間激光通信中，通常發(fā)射器發(fā)出的激光束通過直射方式到達(dá)接收器，這就 對設(shè)備的安裝提出了比較苛刻的要求，而航天器內(nèi)部的空間比較狹窄，安裝要求很難達(dá)到。 若采用激光漫射的方法通信，由于航天器內(nèi)部充滿了各種設(shè)備必然產(chǎn)生多徑問題，當(dāng)然多 徑問題可以通過降低碼速率的方法加以解決，但隨航天器的不同內(nèi)部設(shè)備多少、形狀、格局 都有所不同，碼速率究竟降低到多少才能保證信息的準(zhǔn)確接受？另一方面，如果碼速率降 得太低顯然是對通信資源的浪費(fèi)。因此在此類應(yīng)用中根據(jù)每一個航天器的具體情況在保證 信息能夠正確傳輸?shù)那闆r下，找到盡可能大的碼速率，顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利針對封閉空間內(nèi)的激光漫射通信，提出一種碼速率的自適應(yīng)確定方 法。與傳統(tǒng)的自由空間激光通信技術(shù)相比，本發(fā)明專利的方法在通信的開始階段增加了一 個碼速率測試環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中，通信雙方采用固定的低碼速率發(fā)送與接收一組“ 1”和 “0”交替出現(xiàn)的測試數(shù)據(jù)。設(shè)備1發(fā)送測試數(shù)據(jù)，設(shè)備2以常規(guī)的方式接收數(shù)據(jù)、計算“1” 的持續(xù)時間，并利用一種算法計算出在當(dāng)前環(huán)境中合適的通信碼速率，將該碼速率傳給設(shè) 備1，然后改變本設(shè)備的碼速率。設(shè)備1接收到碼速率數(shù)據(jù)后對本設(shè)備的碼速率作相應(yīng)改 變，并以此與設(shè)備2通信。
本發(fā)明的特點(diǎn)之一是既不會因激光漫射的延遲導(dǎo)致通信誤碼，也不會因碼速率太 低而浪費(fèi)通信資源；本發(fā)明的特點(diǎn)之二是應(yīng)用過程中不必考慮具體的通信環(huán)境，碼速率可 以由軟件自動設(shè)置；本發(fā)明的特點(diǎn)之三是很容易實(shí)現(xiàn)，只需填加相關(guān)軟件即可。


圖1是在碼速率測試環(huán)節(jié)發(fā)射器發(fā)送的測試數(shù)據(jù)中第i對“10”的理想信號以及 接收機(jī)接收信號的示意圖。％表示發(fā)射信號“ 1，，的開始時刻，h表示發(fā)射信號“ 1，，的終止 時刻，同時也是發(fā)射信號“0”的開始時刻，Cli表示發(fā)射信號“0”的終止時刻。虛線豎線表示 相應(yīng)采樣時刻接收機(jī)接收信號的強(qiáng)度。超過操作閾值H者判“1”，不超過操作閾值H者判 “0”。Ci表示最后一個判“1”采樣信號出現(xiàn)的時刻。
具體實(shí)施例方式1.信號“1”延遲時間測試通信雙方采用固定的低碼速率Rtl (例如lb/s，條件是保證正確傳輸)傳輸一組“1”
權(quán)利要求
1.一種漫射激光通信碼速率的自適應(yīng)確定方法，其特征在于與傳統(tǒng)的自由空間激光 通信技術(shù)相比，本發(fā)明的方法在通信的開始階段增加了 一個碼速率測試環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié) 中，通信雙方采用固定的低碼速率發(fā)送與接收一組“1”和“0”交替出現(xiàn)的測試數(shù)據(jù)；設(shè)備1 發(fā)送測試數(shù)據(jù)，設(shè)備2以常規(guī)的方式接收數(shù)據(jù)、計算“1”的持續(xù)時間，并利用一種算法計算 出在當(dāng)前環(huán)境中合適的通信碼速率，將該碼速率傳給設(shè)備1，然后改變本設(shè)備的碼速率；設(shè) 備1接收到碼速率數(shù)據(jù)后對本設(shè)備的碼速率作相應(yīng)改變，并以此與設(shè)備2通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種漫射激光通信碼速率的自適應(yīng)確定方法，其特征在于 在碼速率測試環(huán)節(jié)，通信雙方采用固定的低碼速率Rtl (例如lb/s，條件是保證正確傳輸)傳2 N-bit輸一組“1”和“0”交替出現(xiàn)的測試數(shù)據(jù)^^，設(shè)備1發(fā)送測試數(shù)據(jù)，設(shè)備2以常規(guī)方式接收數(shù)據(jù)；記信號“1”、“0”脈沖的持續(xù)時間為K= +，操作閾值記為H，如圖1所示，測試數(shù)K0據(jù)第U = 1，2，…，N)對“10”脈沖中， 表示發(fā)射信號“1”的開始時刻，bi表示發(fā)射信號 “1”的終止時刻，Cli表示發(fā)射信號“0”的終止時刻，此時， 1Ora1 = dj-bj = T0當(dāng)設(shè)備2接收數(shù)據(jù)的同時采用數(shù)字鎖相環(huán)完成相位鎖定之后，采用比碼速率Rtl更高 的速率，例如Rtl = 7R0的速率，對接收信號中第i對“10”脈沖進(jìn)行采樣(持續(xù)時間測試 的精度隨采樣速率提高而提高，圖1的虛豎線所示即為采樣值)，并確定最后一個判“1”采樣的出現(xiàn)的時刻，例如圖1中的Ci ；此時信號“1”持續(xù)時間不超過+ 定義K0=C, + + -A為第i個脈沖“1”的持續(xù)時間，而測試數(shù)據(jù)中的“1”的延遲時間定義為kOτ - maxjr}\<i&N于是對于這組測試數(shù)據(jù)，每一個信號“1”的脈沖延遲時間不會超過τ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種漫射激光通信碼速率的自適應(yīng)確定方法，其特征在于 設(shè)備1的發(fā)射器在時刻^開始發(fā)送第i個“1”的脈沖信號，在時刻bi結(jié)束第i個“1”的脈 沖信號的發(fā)送；設(shè)備2的接收器在時刻％稍后開始接收第i個“1”的脈沖信號，但由于信 號在封閉空間內(nèi)漫射作用對信號的延續(xù)，在時刻h結(jié)束之后仍然可能接收到信號，直到信 號經(jīng)不斷反射之后幅值衰減到操作閾值以下，并一直保持到發(fā)射器發(fā)射信號“0”的終止時 刻Cli為止；由于通信雙方是以固定的低碼速率Rtl進(jìn)行通信，可以保證信號幅值在時刻Cli之前必然保持在操作閾值以下，如圖1所示，從Α ++時刻起直到時刻Cli為止所有的采樣值K0全部判“0 ”，即在操作閾值以下。這樣，只要通信中“1”和“0”脈沖持續(xù)時間T超過脈沖“1”持續(xù)時間的2倍，即T彡2 τ， 在每一個脈沖的中點(diǎn)對信號采樣就可以避免漫射作用造成的影響，從而獲得正確的采樣信號。于是自適應(yīng)確定的碼速率為及二|。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種漫射激光通信碼速率的自適應(yīng)確定方法，其特征在于碼 速率的確定執(zhí)行步驟為第一步通信開始，通信雙方采用固定的低碼速率Rtl通信，設(shè)備1發(fā)送一組測試數(shù)據(jù)
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種漫射激光通信碼速率的自適應(yīng)確定方法，其特征在于 通信的碼速率(除測試環(huán)節(jié)外)是自適應(yīng)確定的，可以適應(yīng)任何激光漫射的環(huán)境。 本發(fā)明未詳盡描述的技術(shù)內(nèi)容均為公知技術(shù)。
全文摘要
一種漫射激光通信碼速率的自適應(yīng)確定方法的發(fā)明，涉及一種漫射激光通信碼速率的自適應(yīng)確定方法。本發(fā)明針對封閉空間內(nèi)的激光漫射通信，提出一種碼速率的自適應(yīng)確定方法。與傳統(tǒng)的自由空間激光通信技術(shù)相比，本發(fā)明專利的方法在通信的開始階段增加了一個碼速率測試環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中，通信雙方采用固定的低碼速率發(fā)送與接受一組“1”和“0”交替出現(xiàn)的測試數(shù)據(jù)。設(shè)備1發(fā)送測試數(shù)據(jù)，設(shè)備2以常規(guī)的方式接收數(shù)據(jù)、計算“1”的持續(xù)時間，并利用一種算法計算出在當(dāng)前環(huán)境中合適的通信碼速率，將該碼速率傳給設(shè)備1，然后改變本設(shè)備的碼速率。設(shè)備1接收到碼速率數(shù)據(jù)后對本設(shè)備的碼速率作相應(yīng)改變，并以此與設(shè)備2通信。本發(fā)明適用于封閉或半封閉空間內(nèi)的激光漫射通信。
文檔編號H04B10/10GK102104426SQ20101062121
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者安凱, 安培亮, 安宏亮, 王曉英 申請人:安凱