[發(fā)明專利]無線紫外光通信的降噪處理方法

在審

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• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112235046A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 宋鵬;馬守領
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: H04B10/114
• 分類號: H04B10/114;H04B10/69
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王丹

本發(fā)明公開了一種無線紫外光通信的降噪處理方法，具體按照以下步驟實施：步驟1建立紫外光直視和非直視通信分集接收模型；步驟2根據(jù)建立的分集接收模型，對發(fā)射端的信號進行分集接收降噪處理；步驟3對分集接收且融合后的數(shù)據(jù)信號先進行硬件濾波，然后再進行小波變換降噪處理；步驟4完成對紫外光直視和非直視通信的降噪處理。小波變換對光電倍增管產(chǎn)生的暗電流噪聲和電路元器件產(chǎn)生的的熱噪聲具有很好的抑制作用，且能夠進一步的抑制多徑傳輸造成的高斯噪聲和背景噪聲，最大限度的保留有用信號，提高接收端接收信號的信噪比。

技術領域

本發(fā)明屬于紫外光通信技術領域，涉及一種無線紫外光通信的降噪處理方法。

背景技術

隨著信息技術的發(fā)展，人們對無線通信的需求越來越高，尤其是通信的速率和通信的安全性。最常用的無線電通信容易被干擾，安全性差，不能滿足對安全性要求較高的無線通信場景。

無線紫外光通信(UVC)是一種無線光通信，相比無線電通信和紅外光通信，具有高保密性和非直視通信的優(yōu)點。無線紫外光通信是以紫外光作為載體，以大氣信道為傳輸媒介的一種新型通信方式。紫外光的波長為10nm～400nm，其中200nm～280nm日盲區(qū)的紫外光為不可見紫外光，是最常用的紫外光工作波段，具有背景輻射低、抗干擾能力強、保密性高、分辨率低、非直視和全天候工作等優(yōu)點。

由于紫外光在大氣中傳輸，大氣中存的氣體分子和氣溶膠粒子會對紫外光產(chǎn)生吸收和散射作用，導致接收端接收到的信號很微弱且?guī)в泻艽蟮脑肼暎瑥亩鴮е耈VC的系統(tǒng)性能和通信性能有所降低。仿真和實驗發(fā)現(xiàn)雖然UVC能實現(xiàn)非直視傳輸，但是單次散射和多次散射均屬于多徑傳輸，都會在接收端產(chǎn)生高斯噪聲，尤其是多次散射，雖然可能會提供20％的能量增益，但可能生成更多的噪聲。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種無線紫外光通信的降噪處理方法，具有采用差異化分集接收方法和小波變換方法相結合來提高接收端信噪比的特點。

本發(fā)明所采用的技術方案是，一種無線紫外光通信的降噪處理方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、建立紫外光直視和非直視通信分集接收模型；

步驟2、根據(jù)建立的分集接收模型，對發(fā)射端的信號進行分集接收降噪處理；

步驟3、對分集接收且融合后的數(shù)據(jù)信號先進行硬件濾波，然后再進行小波變換降噪處理；

步驟4、完成對紫外光直視和非直視通信的降噪處理。

步驟1中，該分集接收模型包括一個主節(jié)點和三個從節(jié)點，主節(jié)點為信號發(fā)送端，從節(jié)點為信號接收端；主節(jié)點和三個從節(jié)點相對布置，相鄰面上，主節(jié)點安裝紫外LED，從節(jié)點分別安裝檢測裝置PMT。

檢測裝置PMT為光電倍增管，包括第一光電倍增管、第二光電倍增管、第三光電倍增管。

發(fā)送端的發(fā)散角中軸線與接收端的接收視場角中軸線重合，則此時為直視通信模型；發(fā)送端的發(fā)散角中軸線與接收端的接收視場角中軸線共面且相交但不重合，則此時為非直視通信模型。

步驟2為紫外光直視通信分集接收時：

第一光電倍增管的中心波長與發(fā)射端紫外LED的中心波長一致，第二光電倍增管的中心波長偏離發(fā)射端紫外LED的中心波長，第一光電倍增管和第二光電倍增管都在發(fā)散角內，都可以接收到發(fā)射端紫外LED發(fā)出的紫外光直視信號，第一光電倍增管輸出的信號減去第二光電倍增管輸出的信號，抑制發(fā)射端紫外LED散彈噪聲；第三光電倍增管在發(fā)散角外，只能接收到散射信號和背景噪聲，第一光電倍增管輸出的信號減去第三光電倍增管輸出的信號，抑制散射信道多徑傳輸形成的高斯噪聲和背景噪聲；

步驟2為紫外光非直視通信分集接收時：