[發明專利]一種無線光通信中的接收系統及其信號接收方法

無效

• 申請號: 201010177852.X
• 申請日: 2010-05-14
• 公開（公告）號: CN101873169A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 楊筱舟;方傲;胡薇薇
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04B10/12
• 分類號: H04B10/12;H04B10/06;G02B6/32;G02B6/24
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 邵可聲

技術領域

本發明涉及一種長距離無線光通信(Wireless?Optical?Communication，縮寫為WOC)的接收系統，尤其涉及一種無線光通信中的接收系統及其信號接收方法，屬于光通信領域。

背景技術

近些年來，無線通信快速發展，無線用戶逐年遞增，業務更加多樣化，數據業務急劇攀升，使得寬帶無線信號和載波頻率向高頻擴展的需求日益迫切。在這樣的需求之下，無線光通信作為射頻無線通信在光頻域的延伸，受到越來越多的重視，成為未來超寬帶無線通信的關鍵技術之一。與傳統的射頻無線通信相比，無線光通信的載波非射頻信號而是更高頻率的光信號。無線光通信不但具有射頻無線通信的若干優勢——設施搭建方便，不易受到地形限制，重量、體積較小，適合移動應用，而且在很多方面更勝一籌——頻率資源豐富且不受法律管制；發射信號與其他電子器件不會相互干擾；信號指向性高，波束發散小，能量利用率高且信號不易被攔截，保密性高。隨著光電子學的發展和微加工工藝的進步，光學天線、光源等能夠做到比射頻天線和射頻源更小的體積和重量，更加適合車載、艦載、星載等應用。然而，因為光波長更短，衍射效應不明顯，所以與射頻無線通信相比，光信號在大氣中衰減更大，受氣象環境的影響更嚴重。因此長距離的無線光通信在技術上要求更高的接收靈敏度。

傳統的無線光通信接收方案如圖1所示，該接收系統主要包括跟蹤瞄準控制模塊2和信號接收處理模塊3構成。跟蹤瞄準控制模塊2主要包括超寬視場聚焦鏡頭1、濾光器件5(用以濾除1550nm通信光頻段之外的干擾光信號)、CCD光電探測器陣列6，以及計算和控制單元7，其功能為通過分析入射光束的角度，計算出發射方的相對位置，從而調整萬向節9的指向，使得信號接收處理系統的接收面能夠對準入射信號光束的來向，從而保證接收效率。具體工作過程為：發射方用戶發射的空間信號光束被聚焦透鏡1捕獲后，通過遠心成像透鏡4進一步聚焦，以減小光束與透鏡主軸及濾光器件主軸的夾角，再通過濾光器件5抑制背景光噪聲，然后成像于接收端的CCD探測器陣列6上。CCD探測器陣列將光信號轉變為電信號，并送至計算和控制單元。入射光束入射角度不同時，其成像在CCD的位置也不同，所以計算和控制單元的功能在于：其一，通過分析CCD面陣上探測到的成像位置和成像形狀，可以實時計算出入射光束的入射角度和波前形狀；其二，通過入射波束角度和形狀的計算結果，相應地控制萬向節旋轉，以調整其發射/接收機對準入射光束的方向，回饋光信號至對方用戶節點。信號接收處理模塊2主要包括超寬視場聚焦鏡頭1、濾光器件5、光電探測器10和一個電信號采樣判決模塊11。在跟蹤瞄準控制模塊調節下使得接收機的接收平面與入射光信號方向垂直以后，光信號被信號接收處理模塊中的聚焦鏡頭1捕捉，經濾光器件5濾除帶外噪聲光信號后，入射到光電探測器10上被轉換為電信號，之后再經過電信號采樣判決模塊得到所需數字電信號。