專利名稱：基于擴頻通信和滑動均值濾波的紫外光通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紫外光通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于擴頻通信和滑動均值濾波的紫外光通信方法。
背景技術(shù)：
作為一種新興的通信手段，紫外光通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，具有靈活、低竊聽、全方位、非視距通訊的獨特優(yōu)勢，可滿足軍艦、飛機編隊之間的保密通信需要。自由大氣紫外光通信(簡稱紫外光通信)是利用大氣中的粒子、氣凝膠、灰塵等微粒對日盲、紫外光的散射作用進行信息傳輸?shù)囊环N新型的通信模式，可工作在非視距方式下，具有低竊聽、低位辨、全方位、隱藏性和抗干擾能力強等優(yōu)點，是滿足戰(zhàn)術(shù)通信要求的理想手段，尤其 適用于在無線電靜默時段內(nèi)調(diào)度部隊和指揮戰(zhàn)役。近年來，紫外光通信技術(shù)的研究倍受世界軍事強國的重視。陽光中的紫外輻射在通過地球大氣層時會受到對流層上部臭氧層對20(T300nm的紫外光的強烈的吸收作用，使得這一波段的紫外輻射在海平面附近幾乎衰減為零，該波段被稱為“日盲區(qū)”，所以紫外光通信通常選用23(T280nm這一波段。利用該波段的紫外光進行通信不會受到太陽光紫外線的干擾。紫外光信號在到達接收裝置前要經(jīng)過多次散射，最后接收到的能量非常微弱，同時受到大氣擾動的影響，可靠地探測“日盲區(qū)”目標紫外光信號存在較大的難度，因此通常需要使用日盲紫外濾光片和探測器來實現(xiàn)光信號的準確采集。紫外探測器是接收機最為重要的部件，主要功能是完成紫外光信號到電信號的轉(zhuǎn)換。對于非直視的紫外光信號，理想的探測器應(yīng)該有較大的探測面積、較高的增益和帶寬、高的透過率、較低的暗電流密度和“日盲”功能。
光電倍增管(Photomultiplier Tubes, PMT)是一個非常靈敏的微弱光信號探測器，因此光電倍增管的噪聲特性很重要。對電磁屏蔽良好的光電倍增管來說，其噪聲主要來源是暗電流、光信號電流、背景光電流以及負載電阻的熱噪聲。紫外光在大氣傳輸中的強烈衰減，增加了對光信號探測和接收的困難，通過對光電陰極材料，倍增管特性，光電特性及伏安特性等的分析，可以知道，采用光電倍增管作為通信系統(tǒng)的接收器件是紫外探測的有效途徑。光電倍增管具有的高靈敏度使得即使微弱的信號也能被探測到，光電倍增管的多級放大電極可以使微弱的光電流放大為較強的電流信號，便于后續(xù)電路的處理。這些特性是光電二極管等其他器件所不具備的，為信號的可靠接收提供了保障?？墒?，光電倍增管易于受到外界干擾，并且其自身容易產(chǎn)生暗電流，為了提高光電倍增管輸出的電流信號的信噪比，對其的屏蔽和保護也就格外重要。通過光電倍增管進行光電轉(zhuǎn)換和放大所產(chǎn)生的信號存在一些噪聲信號，這需要解調(diào)電路對其進行信號濾波等處理。目前大多數(shù)文獻中“日盲區(qū)”、光電探測器的紫外光通信系統(tǒng)往往忽略了太陽系背景輻射噪聲和跨阻放大器的輸出暗電流噪聲等的影響，可是所有上述提及的噪聲都不能忽略，因為任何類型的噪聲都會影響系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提高紫光外通信系統(tǒng)的性能。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于擴頻通信和滑動均值濾波的紫外光通信方法，包括以下步驟SI、在發(fā)送端對輸入信號進行擴頻得到直擴信號，然后將所述直擴信號調(diào)制到紫外光上進行發(fā)送；S2、接收端對接收信號進行采樣、量化，濾波，然后進行解擴處理。
優(yōu)選地，步驟SI中，利用偽隨機序列產(chǎn)生器所產(chǎn)生的PN序列對輸入信號進行擴頻得到直擴信號。優(yōu)選地，步驟S2中，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對接收信號進行采樣和量化，并利用滑動均值濾波器對接收信號進行滑動均值濾波，然后利用偽隨機序列產(chǎn)生器所產(chǎn)生的PN序列進行解擴。優(yōu)選地，在步驟S2中，接收端先對接收信號進行光電轉(zhuǎn)換和放大后再進行采樣、量化和濾波。優(yōu)選地，步驟S2中，接收端先利用光電倍增管對接收信號進行光電轉(zhuǎn)換和放大，然后再利用跨阻放大器進一步放大后再進行采樣、量化和濾波。優(yōu)選地，步驟S2中，接收端對滑動均值濾波后的信號進行解擴后再利用低通濾波器進行濾波，然后輸出。優(yōu)選地，所述輸入信號為經(jīng)過發(fā)送濾波器成形后的2PAM信號。(三)有益效果上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點本發(fā)明提出這種基于擴頻通信和滑動均值濾波的紫外光通信系統(tǒng)，不僅利用擴頻通信使系統(tǒng)具有抗多種干擾的能力，特有是具有抗窄帶干擾、多徑干擾的能力，而且通過接收端加入滑動均值濾波器，有效濾除包括光電倍增管PMT進行光電轉(zhuǎn)換和放大所產(chǎn)生的噪聲信號、跨阻放大器TIA的暗電流輸出噪聲、LED驅(qū)動噪聲以及太陽光背景噪聲在內(nèi)的多種噪聲信號，極大地提高了紫外光通信系統(tǒng)的性能，滿足了紫外光通信系統(tǒng)軍用的保密需求和精確要求。


圖I是本發(fā)明的方法流程圖；圖2是本發(fā)明的發(fā)送端處理流程圖；圖3是本發(fā)明的接收端處理流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。擴頻通信具有抗多種干擾的能力，特別是具有抗窄帶干擾、多徑干擾的能力。而滑動均值濾波器可以有效濾除任何高頻信號，包括光電倍增管PMT進行光電轉(zhuǎn)換和放大所產(chǎn)生的噪聲信號、跨阻放大器(transimpedance amplifier, TIA)暗電流的輸出噪聲、LED驅(qū)動噪聲以及太陽光背景噪聲等噪聲對紫外光通信系統(tǒng)的影響，二者結(jié)合能有效提高紫光外通信系統(tǒng)的性能。步驟一輸入信號輸入二進制符號的幅度序列{0，I }等概率出現(xiàn)，互不相關(guān)，經(jīng)過發(fā)送濾波器成形
后，成為2PAM信號
權(quán)利要求
1.一種基于擴頻通信和滑動均值濾波的紫外光通信方法，其特征在于，包括以下步驟 51、在發(fā)送端對輸入信號進行擴頻得到直擴信號，然后將所述直擴信號調(diào)制到紫外光上進行發(fā)送； 52、接收端對接收信號進行采樣、量化，濾波，然后進行解擴處理。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟SI中，利用偽隨機序列產(chǎn)生器所產(chǎn)生的PN序列對輸入信號進行擴頻得到直擴信號。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S2中，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對接收信號進行采樣和量化，并利用滑動均值濾波器對接收信號進行滑動均值濾波，然后利用偽隨機序列產(chǎn)生器所產(chǎn)生的PN序列進行解擴。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的方法，其特征在于，在步驟S2中，接收端先對接收信號進行光電轉(zhuǎn)換和放大后再進行采樣、量化和濾波。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟S2中，接收端先利用光電倍增管對接收信號進行光電轉(zhuǎn)換和放大，然后再利用跨阻放大器進一步放大后再進行采樣、量化和濾波。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S2中，接收端對滑動均值濾波后的信號進行解擴后再利用低通濾波器進行濾波，然后輸出。
7.如權(quán)利要求I飛中任一項所述的方法，其特征在于，所述輸入信號為經(jīng)過發(fā)送濾波器成形后的2PAM信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及紫外光通信系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于擴頻通信和滑動均值濾波的紫外光通信方法。本發(fā)明提出這種基于擴頻通信和滑動均值濾波的紫外光通信系統(tǒng)，不僅利用擴頻通信使系統(tǒng)具有抗多種干擾的能力，特有是具有抗窄帶干擾、多徑干擾的能力，而且通過接收端加入滑動均值濾波器，有效濾除包括光電倍增管PMT進行光電轉(zhuǎn)換和放大所產(chǎn)生的噪聲信號、跨阻放大器TIA的暗電流輸出噪聲、LED驅(qū)動噪聲以及太陽光背景噪聲在內(nèi)的多種噪聲信號，極大地提高了紫外光通信系統(tǒng)的性能，滿足了紫外光通信系統(tǒng)軍用的保密需求和精確要求。
文檔編號H04B1/707GK102801472SQ20121024674
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者韓大海, 羅鵬飛, 張民, 張娟, 李青, 陳芳民 申請人:北京郵電大學(xué)