一種多源激光二元相位調(diào)制與解調(diào)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光傳輸二元相位調(diào)制與解調(diào)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是高效擴(kuò)展二元相 位調(diào)制與解調(diào)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 信號(hào)調(diào)制解調(diào)方式是關(guān)系到信息在介質(zhì)中傳輸?shù)男?，目前研宄主要集中在超?帶和MMO(多發(fā)多收系統(tǒng)）等，主要手段是通過(guò)無(wú)線電或激光實(shí)現(xiàn)信號(hào)高效傳輸?？焖儆?效地傳送信息，減少信息傳輸所使用的資源，可使有限的帶寬資源得到充分的利用，然而， 面向短距離的激光信息傳輸高效調(diào)制方法和裝置研宄開(kāi)發(fā)還是一塊空白，特殊試驗(yàn)環(huán)境和 設(shè)備運(yùn)行環(huán)境下的檢測(cè)和信息交互是安全生產(chǎn)、保障救援的必要環(huán)節(jié)，減小任意一個(gè)傳輸 過(guò)程對(duì)其他傳輸過(guò)程的影響，具有重要的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效應(yīng)。
[0003] 隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，從最初的單一通道的傳感器到現(xiàn)代的多通道光、電、 聲等傳感器，相應(yīng)獲得的信息傳輸量也相應(yīng)增長(zhǎng)。然而，任何高效信息調(diào)制解調(diào)技術(shù)，都有 其精度和測(cè)量局限，且信號(hào)受環(huán)境干擾，對(duì)來(lái)自同一場(chǎng)景的多種不同信號(hào)發(fā)生器和傳感器， 由于其信號(hào)發(fā)生器和傳感器的類型和測(cè)量原理相同，即使存在干擾，所獲取的信息差異程 度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的首要目的在于提供一種包含多個(gè)激光光源、多個(gè)光敏接收單元，多源激 光二元相位調(diào)制與解調(diào)裝置和方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0006] -種多源激光二元相位調(diào)制與解調(diào)裝置，包括二元相位調(diào)制發(fā)射裝置和二元相位 解調(diào)接收裝置，其特征在于：所述二元相位調(diào)制發(fā)射裝置包括不同波長(zhǎng)的兩個(gè)以上的激光 光源以及與所述激光光源連接用于控制所述激光光源每一瞬間發(fā)光組合的信息調(diào)制主控 制器，所述二元相位解調(diào)接收裝置包括兩組以上的用于接收所述激光光源發(fā)光組合的激光 敏感單元以及與所述激光敏感單元連接用于識(shí)別所述激光敏感單元接收的激光光源發(fā)光 組合的信息解調(diào)主控制器。
[0007] 所述激光敏感單元位于一接收單元本體的接收表面上，所述激光敏感單元前方設(shè) 有窄帶濾波片，所述信息解調(diào)主控制器包括單元控制器和信號(hào)判別檢測(cè)器，所述激光敏感 單元的輸出端通過(guò)單元控制器與信號(hào)判別檢測(cè)器的輸入端相連。
[0008] 所述激光發(fā)生源單元采用LD激光光源。
[0009] 所述激光敏感單元為光電二極管。
[0010] 一種多源激光二元相位調(diào)制與解調(diào)方法，其特征在于：包括相位調(diào)制步驟和相位 解調(diào)步驟，所述相位調(diào)制步驟由信號(hào)調(diào)制主控制器將采集的信息流與數(shù)據(jù)集對(duì)比，給出對(duì) 應(yīng)調(diào)制的激光光源發(fā)光組合，進(jìn)行瞬態(tài)信息表示；所述相位解調(diào)步驟通過(guò)信息解調(diào)主控制 器對(duì)激光敏感單元接收的激光光源發(fā)光組合進(jìn)行判斷實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解調(diào)。
[0011] 所述信號(hào)解調(diào)步驟具體方法為：
[0012] 1)、信號(hào)調(diào)制主控制器根據(jù)信息流和EBPSK調(diào)制方式計(jì)算得到瞬間多源激光光源 的發(fā)射配置方案；
[0013]2)、信號(hào)調(diào)制主控制器根據(jù)配置方案對(duì)多源激光發(fā)射組進(jìn)行信號(hào)傳送，具體到每 個(gè)激光光源，根據(jù)配置方案判斷在此瞬間是否進(jìn)行光源發(fā)射，若判斷結(jié)果為是，則啟動(dòng)激光 光源；否則不做任何操作。
[0014] 所述相位解調(diào)步驟具體方法為：激光敏感單元判斷發(fā)射裝置中對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)是否已經(jīng) 在此瞬時(shí)發(fā)射激光，若判斷結(jié)果為是，則信號(hào)判別檢測(cè)器的輸出電壓發(fā)生變化，若判斷結(jié)果 為否，則維持判別檢測(cè)器的輸出電壓不變；信息解調(diào)主控制器根據(jù)判別檢測(cè)器輸出電壓的 變化情況進(jìn)行瞬間光學(xué)判斷，并將瞬間光學(xué)判斷結(jié)果轉(zhuǎn)化為信息組合。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用調(diào)制主控制器端對(duì)N個(gè)激光光源進(jìn)行排列組合，如 果采用N個(gè)光源，每個(gè)激光光源有發(fā)射與不發(fā)射兩種狀態(tài)，一共具有2N種配置方式，表示一 次調(diào)制脈沖代表的信息。EBPSK調(diào)制具有超窄帶特點(diǎn)，在小型激光光源調(diào)制最大速率不變的 情況下，多源方式能提高傳輸?shù)男畔⒘俊?br>[0016] 本發(fā)明采用調(diào)制解調(diào)設(shè)計(jì)，具有重量輕，信息傳輸效率高，體積小，便于攜帶的優(yōu) 點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明裝置示意圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明裝置原理圖；
[0019] 圖3為多源激光光源信息調(diào)制示意圖；
[0020] 圖4為多源激光光源信息對(duì)應(yīng)示意圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明的運(yùn)行流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 一種多源激光二元相位調(diào)制與解調(diào)裝置和方法，包括相位調(diào)制發(fā)射裝置1和相位 解調(diào)接收裝置2,參見(jiàn)圖1。其中調(diào)制發(fā)射裝置包括多個(gè)不同波長(zhǎng)的激光發(fā)生源，這些發(fā)射 源在發(fā)射裝置多個(gè)均勻分布位置處間隔布置，其輸入是信號(hào)流，經(jīng)過(guò)信號(hào)表示單元與激光 發(fā)生源相連接，波長(zhǎng)包括532nm，650nm，1064nm，780nm，等。
[0023] 接收單元本體上位于接收表面上安裝多個(gè)激光敏感單元，每個(gè)激光敏感單元前方 有窄帶濾波片，激光敏感單元輸出端與通過(guò)單元控制器與信號(hào)判別檢測(cè)器的輸入端相連， 信號(hào)判別檢測(cè)器的輸出端通過(guò)接口與信號(hào)處理端相連。
[0024] 激光發(fā)生源單元采用LD激光光源。激光敏感單元采用光電二極管。
[0025] 多源激光二元相位調(diào)制方法，本發(fā)明由信號(hào)表示單元將采集的信息流與數(shù)據(jù)集對(duì) 比，給出對(duì)應(yīng)調(diào)制的光源發(fā)生組合，進(jìn)行瞬態(tài)信息表示，同時(shí)接收單元通過(guò)激光信息發(fā)送單 元將預(yù)先設(shè)定的信息通過(guò)接收、判定步驟傳送到后續(xù)的信號(hào)處理單元上，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的 多源二元相位調(diào)制與解調(diào)。
[0026] 多源激光彼此獨(dú)立，均采用EBPSK調(diào)制方式工作。
[0027] 每個(gè)光源的擴(kuò)展二元相移鍵控（EBPSK:ExtendedBinaryPhaseShiftKeying) 調(diào)制定義如下：
[0028] g0(t) =Asin2jtfct, 0彡t<T
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多源激光二元相位調(diào)制與解調(diào)裝置，包括二元相位調(diào)制發(fā)射裝置和二元相位解 調(diào)接收裝置，其特征在于；所述二元相位調(diào)制發(fā)射裝置包括不同波長(zhǎng)的兩個(gè)W上的激光光 源W及與所述激光光源連接用于控制所述激光光源每一瞬間發(fā)光組合的信息調(diào)制主控制 器，所述二元相位解調(diào)接收裝置包括兩組W上的用于接收所述激光光源發(fā)光組合的激光敏 感單元W及與所述激光敏感單元連接用于識(shí)別所述激光敏感單元接收的激光光源發(fā)光組 合的信息解調(diào)主控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源激光二元相位調(diào)制與解調(diào)裝置，其特征在于：所述激光 敏感單元位于一接收單元本體的接收表面上，所述激光敏感單元前方設(shè)有窄帶濾波片，所 述信息解調(diào)主控制器包括單元控制器和信號(hào)判別檢測(cè)器，所述激光敏感單元的輸出端通過(guò) 單元控制器與信號(hào)判別檢測(cè)器的輸入端相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源激光二元相位調(diào)制與解調(diào)裝置，其特征在于：所述激光 發(fā)生源單元采用LD激光光源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源激光二元相位調(diào)制與解調(diào)裝置，其特征在于：所述激光 敏感單元為光電二極管。
5. -種基于權(quán)利要求1所述多源激光二元相位調(diào)制與解調(diào)裝置的相位調(diào)制與解調(diào)方 法，其特征在于；包括相位調(diào)制步驟和相位解調(diào)步驟，所述相位調(diào)制步驟由信號(hào)調(diào)制主控制 器將采集的信息流與數(shù)據(jù)集對(duì)比，給出對(duì)應(yīng)調(diào)制的激光光源發(fā)光組合，進(jìn)行瞬態(tài)信息表示； 所述相位解調(diào)步驟通過(guò)信息解調(diào)主控制器對(duì)激光敏感單元接收的激光光源發(fā)光組合進(jìn)行 判斷實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解調(diào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：所述信號(hào)解調(diào)步驟具體方法為： 1) 、信號(hào)調(diào)制主控制器根據(jù)信息流和邸PSK調(diào)制方式計(jì)算得到瞬間多源激光光源的發(fā) 射配置方案； 2) 、信號(hào)調(diào)制主控制器根據(jù)配置方案對(duì)多源激光發(fā)射組進(jìn)行信號(hào)傳送，具體到每個(gè)激 光光源，根據(jù)配置方案判斷在此瞬間是否進(jìn)行光源發(fā)射，若判斷結(jié)果為是，則啟動(dòng)激光光 源；否則不做任何操作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于；所述相位解調(diào)步驟具體方法為：激光敏感 單元判斷發(fā)射裝置中對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)是否已經(jīng)在此瞬時(shí)發(fā)射激光，若判斷結(jié)果為是，則信號(hào)判別 檢測(cè)器的輸出電壓發(fā)生變化，若判斷結(jié)果為否，則維持判別檢測(cè)器的輸出電壓不變；信息解 調(diào)主控制器根據(jù)判別檢測(cè)器輸出電壓的變化情況進(jìn)行瞬間光學(xué)判斷，并將瞬間光學(xué)判斷結(jié) 果轉(zhuǎn)化為信息組合。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多源激光二元相位調(diào)制與解調(diào)裝置及方法，其中裝置包括二元相位調(diào)制發(fā)射裝置和二元相位解調(diào)接收裝置，二元相位調(diào)制發(fā)射裝置包括不同波長(zhǎng)的兩個(gè)以上的激光光源以及與激光光源連接用于控制激光光源每一瞬間發(fā)光組合的信息調(diào)制主控制器，二元相位解調(diào)接收裝置包括激光敏感單元以及與激光敏感單元連接用于識(shí)別所述激光敏感單元接收的激光光源發(fā)光組合的信息解調(diào)主控制器。本發(fā)明由信號(hào)表示單元將采集的信息流與數(shù)據(jù)集對(duì)比，給出對(duì)應(yīng)調(diào)制的光源發(fā)生組合，進(jìn)行瞬態(tài)信息表示，同時(shí)接收單元通過(guò)激光信息發(fā)送單元將預(yù)先設(shè)定的信息通過(guò)接收、判定步驟傳送到后續(xù)的信號(hào)處理單元上，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的多源二元相位調(diào)制與解調(diào)。
【IPC分類】H04B10-69, H04B10-114, H04B10-548
【公開(kāi)號(hào)】CN104683036
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510127325
【發(fā)明人】陸澤櫞, 吳樂(lè)南, 戚晨皓, 張煜東
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年3月23日