[發(fā)明專(zhuān)利]光譜幅度編/解碼系統(tǒng)的光頻碼片帶寬優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210214012.5
• 申請(qǐng)日: 2012-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102723985A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳純毅;楊華民;婁巖;佟首峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)春理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B10/00
• 分類(lèi)號(hào): H04B10/00;G02F2/00
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.光譜幅度編/解碼系統(tǒng)的光頻碼片帶寬優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所需的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實(shí)施方法如下：

本發(fā)明的目的是提供一種光譜幅度編/解碼系統(tǒng)的光頻碼片帶寬優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；光譜幅度編碼系統(tǒng)由寬譜光源101、凸透鏡102、凸透鏡110、光譜光柵103、反射鏡107、線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104、反射鏡108、光譜光柵105、凸透鏡111、凸透鏡106、編碼控制與驅(qū)動(dòng)模塊109組成；寬譜光源101輸出的光信號(hào)A001經(jīng)過(guò)凸透鏡102和凸透鏡110變換后，入射到光譜光柵103上，光譜光柵103對(duì)光信號(hào)A001進(jìn)行分光，使不同頻率的光信號(hào)分量在空間上發(fā)生分離，再經(jīng)反射鏡107反射后入射到線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104上，從線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104透射的光信號(hào)經(jīng)反射鏡108反射后入射到光譜光柵105上，光譜光柵105對(duì)各光頻信號(hào)分量進(jìn)行空間合并，合并后的光信號(hào)再經(jīng)凸透鏡111和凸透鏡106變換后，最終發(fā)射到自由空間信道中；編碼控制與驅(qū)動(dòng)模塊109與線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104相連，通過(guò)編碼控制與驅(qū)動(dòng)模塊109可以控制線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104的各個(gè)像素A002的狀態(tài)；光譜幅度解碼系統(tǒng)由光學(xué)接收天線(xiàn)201、光譜分光模塊202、凸透鏡203、線(xiàn)陣光電探測(cè)器204、解碼處理模塊205、線(xiàn)陣光電探測(cè)器數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)組成；光學(xué)接收天線(xiàn)201接收到的光信號(hào)經(jīng)光譜分光模塊202進(jìn)行分光，使光學(xué)接收天線(xiàn)201接收到的光信號(hào)的各光頻信號(hào)分量在空間上發(fā)生分離，空間上分離的各光頻信號(hào)分量經(jīng)凸透鏡203變換后入射到線(xiàn)陣光電探測(cè)器204上，最后通過(guò)解碼處理模塊205完成解碼工作；線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104的每個(gè)像素A002相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)一個(gè)像素A002處于“開(kāi)通”狀態(tài)時(shí)，入射到像素A002上的光頻信號(hào)分量可以透過(guò)，當(dāng)一個(gè)像素A002處于“閉合”狀態(tài)時(shí)，入射到像素A002上的光頻信號(hào)分量不能透過(guò)；通過(guò)為凸透鏡102、凸透鏡110、凸透鏡203設(shè)計(jì)合適的焦距參數(shù)，使線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104的被光信號(hào)覆蓋的像素個(gè)數(shù)和線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的被光信號(hào)覆蓋的探測(cè)單元的個(gè)數(shù)相等，從而使線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104的各像素和線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的各探測(cè)單元形成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即若將線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104的一個(gè)像素設(shè)置為“閉合”狀態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致與之相對(duì)應(yīng)的線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元的入射光頻信號(hào)分量的強(qiáng)度為0；本發(fā)明的方法通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)：

Step001：將光譜幅度編碼系統(tǒng)和光譜幅度解碼系統(tǒng)都安裝在光學(xué)平臺(tái)上；在光學(xué)平臺(tái)上，將光譜幅度編碼系統(tǒng)的凸透鏡106和光譜幅度解碼系統(tǒng)的光學(xué)接收天線(xiàn)201進(jìn)行光軸對(duì)準(zhǔn)，使光譜幅度編碼系統(tǒng)發(fā)射的光信號(hào)能夠進(jìn)入光譜幅度解碼系統(tǒng)中；

Step002：使寬譜光源101發(fā)射光信號(hào)，同時(shí)編碼控制與驅(qū)動(dòng)模塊109向線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104的每個(gè)像素都輸出“開(kāi)通”信號(hào)，使反射鏡107反射的所有光頻信號(hào)分量都從線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104透射過(guò)去；

Step003：由線(xiàn)陣光電探測(cè)器數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)對(duì)線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和記錄，從而得到線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的各探測(cè)單元的輸出信號(hào)強(qiáng)度A003，將各探測(cè)單元的輸出信號(hào)強(qiáng)度A003存放在一個(gè)數(shù)組H中；

Step004：在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行如下步驟，以便確定光譜幅度編碼系統(tǒng)的優(yōu)化的光頻碼片數(shù)目N₁以及各個(gè)光頻碼片分得的子光頻帶：

S004-1：指定允許的最大光頻碼片數(shù)目N_max的大小，將N₁初始化為0；

S004-2：計(jì)算線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的所有探測(cè)單元的輸出信號(hào)強(qiáng)度之和S；

S004-3：找出數(shù)組H中值最大的元素A005在數(shù)組H中的序號(hào)i_max，元素A005的值可寫(xiě)為H(i_max)；

S004-4：如果H(i_max)≥S/N_max，則將序號(hào)為i_max的線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元的入射光頻信號(hào)分量對(duì)應(yīng)的子光頻帶分配給一個(gè)光頻碼片，同時(shí)執(zhí)行N₁＝N₁+1并將變量M初始化為0，否則：①找出滿(mǎn)足條件且i_max+m不超過(guò)線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元個(gè)數(shù)的最大非負(fù)整數(shù)m，將其值保存在變量M中；②將序號(hào)為i_max、i_max+1、...、i_max+M的線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元的入射光頻信號(hào)分量對(duì)應(yīng)的子光頻帶分配給一個(gè)光頻碼片，同時(shí)執(zhí)行N₁＝N₁+1；

S004-5：執(zhí)行i_s＝i_max+M+1，如果i_s大于線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元個(gè)數(shù)，則轉(zhuǎn)S004-8；

S004-6：如果H(i_s)≥S/N_max，則將序號(hào)為i_s的線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元的入射光頻信號(hào)分量對(duì)應(yīng)的子光頻帶分配給一個(gè)光頻碼片，同時(shí)執(zhí)行N₁＝N₁+1并將變量M′初始化為0，否則：①找出滿(mǎn)足條件且i_s+m不超過(guò)線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元個(gè)數(shù)的最大非負(fù)整數(shù)m，將其值保存在變量M′中；②將序號(hào)為i_s、i_s1、...、i_s+M′的線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元的入射光頻信號(hào)分量對(duì)應(yīng)的子光頻帶分配給一個(gè)光頻碼片，同時(shí)執(zhí)行N₁＝N₁+1；

S004-7：執(zhí)行i_s＝i_s+M′+1，如果i_s大于線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元個(gè)數(shù)，則轉(zhuǎn)S004-8；否則轉(zhuǎn)S004-6；

S004-8：執(zhí)行i_s＝i_max-1，如果i_s小于1，則轉(zhuǎn)Step005；

S004-9：如果H(i_s)≥S/N_max，則將序號(hào)為i_s的線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元的入射光頻信號(hào)分量對(duì)應(yīng)的子光頻帶分配給一個(gè)光頻碼片，同時(shí)執(zhí)行N₁＝N₁+1并將變量M′初始化為0，否則：①找出滿(mǎn)足條件且i_s-m≥1的最大非負(fù)整數(shù)m，將其值保存在變量M′中；②將序號(hào)為i_s、i_s-1、...、i_s-M′的線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元的入射光頻信號(hào)分量對(duì)應(yīng)的子光頻帶分配給一個(gè)光頻碼片，同時(shí)執(zhí)行N₁＝N₁+1；

S004-10：執(zhí)行i_s＝i_s-M′-1，如果i_s小于1，則轉(zhuǎn)Step005，否則轉(zhuǎn)S004-9；

Step005：對(duì)于前述步驟確定的每個(gè)光頻碼片，按從低頻到高頻的順序，如果一個(gè)光頻碼片B001對(duì)應(yīng)的所有線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元的輸出信號(hào)強(qiáng)度之和B002小于S/(2×N_max)，則：將光頻碼片B001與相鄰的光頻碼片合并成為一個(gè)光頻碼片，選擇所要合并的相鄰光頻碼片的準(zhǔn)則是，相鄰光頻碼片對(duì)應(yīng)的所有線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元的輸出信號(hào)強(qiáng)度之和B003最小，若光頻碼片B001只有一個(gè)相鄰的光頻碼片，則與它的唯一的相鄰的光頻碼片進(jìn)行合并，執(zhí)行N₁＝N₁-1；

經(jīng)過(guò)上述步驟，即可得到優(yōu)化的光頻碼片數(shù)目N₁，并為每個(gè)光頻碼片分配子光頻帶，從而完成每個(gè)光頻碼片的帶寬設(shè)計(jì)；

本發(fā)明的特征還在于，由于線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104的各像素和線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的各探測(cè)單元具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此在光譜幅度編碼系統(tǒng)中，根據(jù)每個(gè)光頻碼片對(duì)應(yīng)的線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元序號(hào)可確定每個(gè)光頻碼片對(duì)應(yīng)的線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104的像素序號(hào)，編碼控制與驅(qū)動(dòng)模塊109在輸出編碼控制信號(hào)時(shí)，將每個(gè)光頻碼片對(duì)應(yīng)的所有線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104的像素當(dāng)作一個(gè)整體，即向同一光頻碼片對(duì)應(yīng)的所有線(xiàn)陣電光液晶空間光調(diào)制器104的像素輸出相同的編碼控制信號(hào)；在光譜幅度解碼系統(tǒng)的解碼處理模塊205中，先將每個(gè)光頻碼片對(duì)應(yīng)的所有線(xiàn)陣光電探測(cè)器204的探測(cè)單元的輸出信號(hào)強(qiáng)度累加在一起，再進(jìn)行解碼運(yùn)算。