[发明专利]一种基于脉冲计数的非视距紫外散射通信系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基于脉冲计数的非视距紫外散射通信系统及其方法，包含发送端和接收端，其中，发送端包括：信息序列生成模块、调制模块、紫外激光器；接收端包括：光电倍增管、放大电路、AD采样模块、脉冲计数模块、同步模块、信道估计模块、阈值查找模块、符号判决模块。本发明能有效解决长距离、极弱信号条件下，非视距紫外散射通信系统中的位同步、帧同步、信道估计、符号判决等问题，可显著提高系统的通信性能，在弱信号检测中，具有很大的应用价值。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及基于脉冲计数方法的非视距紫外散射通信技术。

背景技术

传统无线电波及毫米波通信存在如下弊端：

1.无线电波绕射能力强，有利于监听，信息安全无法得到保障。

2.在电磁干扰的环境下无法实现无线电波及毫米波通信

3.无线电频谱认证过程繁琐。

无线光通信技术可以有效解决上述所有问题。然而，现有可见光通信也存在如下弊端：

1.可见光信号传输受到视距的限制，收发端需要精确对准。

2.基于波形检测的可见光通信需要较高的信噪比。

发明内容

本发明为克服了现有无线电波、毫米波及无线光通信技术的不足之处，提出一种基于脉冲计数的非视距紫外散射通信系统及其方法，以期能有效解决长距离、极弱信号条件下，非视距紫外散射通信系统中的位同步、帧同步、信道估计、符号检测等问题，从而显著提高系统的通信性能，完成信号的有效处理与信息的传输，具有很大的应用价值。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

本发明一种基于脉冲计数的非视距紫外散射通信系统的特点包括：发送端和接收端；

所述发送端包括：数据帧生成模块、调制模块、紫外激光器；

所述接收端包括：光电倍增管、放大电路、AD采样模块、脉冲计数模块、同步模块、信道估计模块、阈值查找模块、符号判决模块；

所述数据帧生成模块将外部产生的0-1信息比特组成长度为M的0-1信息序列，并在所述0-1信息序列的头部添加同步序列组成一帧传输信号并发送给所述调制模块，其中M为帧长；

所述调制模块由所述0-1信息序列驱动产生OOK信号，并根据OOK信号中的每个符号按照周期T依次控制紫外传输光路的通断，从而调制所述紫外激光器产生紫外光并发送给所述接收端；

所述接收端的光电倍增管连续接收所述光信号并转换为电信号后，提供给所述放大电路进行放大处理，得到的放大信号传递给所述AD采样模块进行模数转换，得到数字信号；

所述脉冲计数模块对所述数字信号进行幅值筛选和上升沿检测处理，得到脉冲信号,并以码片为周期进行脉冲计数，将计数结果提供给所述同步模块；

所述同步模块对所述脉冲计数结果与所述同步序列进行滑动相关运算，得到相关值；根据所述相关值达到最大的时刻，得到所述一帧传输信号的起始时刻；

所述信道估计模块根据所述一帧传输信号的起始时刻，得到所述同步序列为“0”时对应的计数结果以及所述同步序列为“1”时对应的计数结果；再根据所得到的计数结果分别进行信道估计，得到由噪声产生的脉冲数均值的估计值和由信号产生的脉冲数均值的估计值

所述阈值查找模块根据所述估计值和得到相应的最优判决阈值N_T；