[發(fā)明專利]全數(shù)字化的脈沖位置調(diào)制信號(hào)接收機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810039294.3
• 申請(qǐng)日: 2008-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101321015A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周田華;陳衛(wèi)標(biāo)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): H04B10/06
• 分類號(hào): H04B10/06;H04B14/04
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及脈沖位置調(diào)制信號(hào)接收機(jī)，特別是一種基于高速數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的全數(shù)字化脈沖位置調(diào)制信號(hào)接收機(jī)及接收方法，可以在不同應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)接收到的混雜在背景噪聲情況下的微弱脈沖位置調(diào)制信號(hào)進(jìn)行正確的解調(diào)，并將解調(diào)結(jié)果實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。?

背景技術(shù)

隨著脈沖激光器技術(shù)的不斷發(fā)展，激光越來(lái)越廣泛應(yīng)用于自由空間激光通信領(lǐng)域，通常自由空間激光通信采用脈沖位置調(diào)制方式，通過(guò)激光脈沖出現(xiàn)的位置信息傳送有效信號(hào)，與此同時(shí)隨著激光傳輸距離的增加和應(yīng)用場(chǎng)合的復(fù)雜化，傳輸信道所導(dǎo)致的脈沖畸變與衰減也越來(lái)越嚴(yán)重，脈沖的畸變及信噪比的降低將嚴(yán)重影響接收信號(hào)的正確解調(diào)，從而對(duì)接收機(jī)提出了越來(lái)越高的要求，傳統(tǒng)的基于純硬件的接收機(jī)已難以滿足各種場(chǎng)合的通信要求，基于通信時(shí)接收信號(hào)的幅度和脈沖寬度不確定性，對(duì)畸變的微弱脈沖位置調(diào)制信號(hào)的接收提出了更多的要求：?

①采用數(shù)字信號(hào)處理，降低對(duì)接收信號(hào)信噪比的要求以滿足高靈敏度需求；?

②能在不同的應(yīng)用場(chǎng)合從較強(qiáng)的背景噪聲環(huán)境中提取信號(hào)，同時(shí)還能夠抵抗一定的突發(fā)噪聲；?

③能夠從接收到的已展寬和畸變的信號(hào)中準(zhǔn)確地恢復(fù)脈沖信號(hào)和提取脈沖位置，并對(duì)提取的脈沖信號(hào)進(jìn)行正確的解調(diào)，滿足通信誤碼率性能要求；?

④能夠?qū)崟r(shí)連續(xù)工作，可視性好，操作和設(shè)置方便，裝置集成化程度高，工作穩(wěn)定可靠。?

現(xiàn)有的接收機(jī)多是基于單片機(jī)和比較器為核心的模擬電路實(shí)現(xiàn)的，通常稱之為硬接收機(jī)，一般通過(guò)比較器將接收到的信號(hào)與硬件設(shè)置好的門限進(jìn)行比較，如果超過(guò)則輸出脈沖信號(hào)送單片機(jī)處理，單片機(jī)通過(guò)片內(nèi)計(jì)數(shù)器獲得相鄰脈沖信號(hào)的時(shí)間間隔并基于該時(shí)間間隔進(jìn)行解調(diào)，該硬接收機(jī)門限無(wú)法根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合自動(dòng)設(shè)定，同時(shí)由于脈沖可能發(fā)生較為嚴(yán)重的展寬和畸變，會(huì)導(dǎo)致脈沖位置出現(xiàn)較大的偏差，無(wú)法根據(jù)接收到的脈沖寬度自適應(yīng)調(diào)節(jié)，靈活性差，誤碼率惡化，難以滿足特定需求。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問(wèn)題在于克服上述傳統(tǒng)硬接收機(jī)在自由空間激光通信應(yīng)用當(dāng)中所遇到的難題及滿足上述要求，提供一種全數(shù)字化脈沖位置調(diào)制信號(hào)接收機(jī)及接收方法，該接收機(jī)可以解決在不同應(yīng)用場(chǎng)合、背景噪聲和脈沖畸變下的脈沖位置調(diào)制信號(hào)接收的難題，該接收機(jī)具有集成度高、靈敏度高、抗噪能力強(qiáng)、誤碼率低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性和可操作性好的特點(diǎn)，可用于自由空間激光通信中微弱脈沖位置調(diào)制光信號(hào)的接收。?

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：?

一種全數(shù)字化的脈沖位置調(diào)制信號(hào)接收機(jī)，包括高速數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)在于所述的高速數(shù)據(jù)采集卡直接安裝在該計(jì)算機(jī)主板的插槽中，工作在直接存儲(chǔ)器存取方式，所述的高速數(shù)據(jù)采集卡將接收到的信號(hào)數(shù)字化，而所有信號(hào)的處理和解調(diào)功能都由計(jì)算機(jī)的軟件來(lái)完成，該軟件按邏輯功能分為人機(jī)交互單元、匹配濾波單元、相關(guān)檢測(cè)單元、解調(diào)解碼單元和數(shù)據(jù)存貯與顯示單元，該計(jì)算機(jī)中央處理器對(duì)送入的數(shù)字信號(hào)依次經(jīng)過(guò)匹配濾波、相關(guān)檢測(cè)、解調(diào)解碼，最后在計(jì)算機(jī)顯示器屏幕上實(shí)時(shí)顯示。?

上述全數(shù)字化脈沖位置調(diào)制信號(hào)接收機(jī)的接收方法，包括如下步驟：?

①高速數(shù)據(jù)采集：開(kāi)啟本接收機(jī)，通過(guò)人機(jī)交互工作界面設(shè)定各項(xiàng)工作參數(shù)：脈沖寬度T，似然判決門限N′，所述的高速數(shù)據(jù)采集卡將接收到的經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸后發(fā)生衰減和畸變的脈沖位置調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)；?

②脈沖位置信息提取：計(jì)算機(jī)的自適應(yīng)脈寬匹配濾波單元對(duì)接收到的數(shù)字化的脈沖位置調(diào)制信號(hào)，根據(jù)自適應(yīng)脈寬匹配濾波單元在預(yù)設(shè)某一脈沖寬度T內(nèi)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行累加，并將累加結(jié)果N與初始似然判決門限N′比較，如果N大于N′，則認(rèn)為可能是有用的信號(hào)脈沖，并將該脈沖位置信息送內(nèi)部寄存器存儲(chǔ)；?

③幀頭檢測(cè)：當(dāng)接收到的脈沖數(shù)目達(dá)到已知幀頭所含脈沖個(gè)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)幀頭檢測(cè)，計(jì)算機(jī)相關(guān)檢測(cè)單元將已知幀頭所含脈沖位置間隔信息與接收到的脈沖間隔位置信息逐個(gè)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，當(dāng)接收到的脈沖的位置信息與已知幀頭所含脈沖位置間隔信息匹配時(shí)，即認(rèn)為接收到了幀頭，確認(rèn)所收到的信號(hào)為有用信號(hào)，并統(tǒng)計(jì)此幀頭中脈沖的寬度信息T′，同時(shí)統(tǒng)計(jì)該匹配脈寬T′內(nèi)的信號(hào)，作為后續(xù)信號(hào)脈沖檢測(cè)的似然判決門限N′，根據(jù)該幀頭自適應(yīng)地調(diào)節(jié)所述的自適應(yīng)脈寬匹配濾波單元的最佳匹配脈寬T′和相關(guān)檢測(cè)單元的似然判決門限N′，并依據(jù)最大似然準(zhǔn)則，依次對(duì)后續(xù)輸入信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)脈寬匹配濾波與最大似然檢測(cè)信號(hào)處理，?