[发明专利]一种基于OFDM调制解调的机载激光通信方法

说明书

本发明为一种基于OFDM调制解调的机载激光通信方法，飞行器机载设备和地面设备各配备一个发射端和一个接收端。本端的发送端将串行数据流变成N路并行子载波，经纠错编码、星座映射，加入训练数据序列，IFFT变换后再加循环前缀，调制生成模拟信号码流驱动激光器进行发射，经大气信道传送到对端。对端的接收端探测接收光信号转换为模拟信号码流，经模数转换后进行信道估计及信号补偿，去循环前缀，FFT及星座解映射还原多路并行子载波，再经纠错解码、并串转换还原数据。本方法采用信道估计跟踪大气信道冲击响应和频率响应的变化，获得性能增益；有效抵抗飞行器高机动、强振动及大气信道扰动环境下有效抵抗随机信道衰落，提升通信质量。

技术领域

本发明涉及无线光通信技术领域，具体为一种基于OFDM调制解调的机载激光通信方法。

背景技术

无线光通信相对于传统无线微波通信方式主要优点是通信容量大、隐蔽性好、抗干扰能力强、终端体积小、重量轻、功耗低，可充分满足飞行器机载条件下大容量业务传输需求。但飞行器载体(尤其是无人机)的高机动性、强振动环境以及大气信道扰动极大制约了飞行器机载激光通信应用前景。

由于大气信道中大气扰动，会导致无线光通信系统接收端探测器上光斑产生到达角起伏和漂移，造成系统信号多径传播的码间干扰(ISI)，破坏载波间的正交性，产生大气扰动下的随机信道衰落。

飞行器机动运动条件下多个传输路径的路程差是影响无线光通信性能的主要因素之一，现有的机载激光通信难以有效克服路径差对系统性能的影响，无法适配飞行器机动特性，尤其是无人机的机动性要求，也无法对接收的数据进行校正和恢复，性能增益难以提升。

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)是一种多载波传输技术，已经在无线微波通信领域得到广泛应用，可有效提高通信系统的传输速率、峰值功率比(PAPR)、抗多径干扰能力，能在同等信道环境、传输距离的情况下获得更有效抵抗随机信道衰落能力。这些优良特性正是目前飞行器机载激光通信抗环境振动和大气扰动所需要的。但OFDM技术尚未应用到飞行器机载无线光通信。

发明内容

本发明的目的是设计一种基于OFDM调制解调的机载激光通信方法，飞行器机载激光通信设备和相应的地面激光通信设备各配备一个发射端和一个接收端。本端的发送端将用户业务电信号适配成串行数据流，再串并转换生成N路并行子载波(亦称子数据流)，分别进行纠错编码、星座映射，再进行快速离散傅里叶反变换，之后加入训练数据序列，再加循环前缀CP，经过数模转换、低通滤波生成模拟信号码流驱动激光器进行发射，经大气信道传送到对端。对端的接收端对信号光探测接收转换为电信号，经低通滤波、得到模拟信号码流经模数转换输入到DSP进行信道估计及信号补偿，去除循环前缀CP，快速离散傅里叶变换及星座解映射还原得到N路并行子载波，分别进行纠错解码后，并串转换为串行数据流，适配成与业务匹配的电信号输出。本方法提升无线光通信在飞行器高机动、强振动环境以及大气信道扰动条件下机载激光通信系统的抗随机信道衰落能力，进而提升系统通信质量，改善通信性能。本发明的机载激光通信系统完全消除多径传播对载波间正交性的破坏，能有效抵抗随机信道衰落，并可以有效克服路径差对系统性能的影响，更能适配无人机等飞行器高机动性要求。

本发明设计的一种基于OFDM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing即正交频分复用技术)调制解调的机载激光通信方法采用飞行器机载激光通信设备和其相应的地面激光通信设备相互收发信号，飞行器机载激光通信设备和相应的地面激光通信设备各配备一个发射端和一个接收端，分别用于发射本端光信号和接收对端光信号。