專利名稱：一種基于偏振的紫外通信中的信號的調制及解調方法
技術領域：
本發明屬于紫外通信技術領域，特別涉及一種基于偏振的紫外通信中的信號的調制及解調方法。
背景技術：
紫外光信息傳輸技術是一種薪新的信息傳輸技術，由于紫外光在近地低空大氣存在“日盲區”及其在低空大氣中的強烈吸收和散射作用，決定紫外光信息傳輸具有以下顯著優點(I)有效范圍性紫外光在傳輸過程中受到大氣分子、氣溶膠的大氣衰減的強烈作用，能量成指數形成的衰減，因此紫外光信息傳輸是一種有限、短距、安全的信息傳輸方式， 可以實現局部范圍的有效通信，在此范圍以外很難被竊聽。(2)抗干擾能力強一方面紫外光在大氣中衰減極大，而且本身不受無線電的影響，所以敵方很難進行干擾；另一方面，由于大氣同溫層中的臭氧分子對陽光中的紫外成分有極強吸收，如果選用被該臭氧層強烈吸收的紫外波段通信，那么近地低空大氣可視為無背景干擾的傳輸通道。(3)全天候工作一般紫外光信息傳輸中紫外光源光譜工作日盲區(200 -300nm)，由于臭氧層的強烈吸收，即使白天，在近地低空大氣中面太陽輻射中也沒有這波段光譜，所以能全天候工作。(4)全方位性在紫外光傳輸系統中一般利用發散的紫外光源，則其傳輸系統具有全方位性特點，對紫外光發射器和接收器安裝似于無線電通信，可以完成一對一和也可以一對多點傳輸，而且沒有激光通信那樣傳輸方向的苛刻要求。紫外通信的信息傳輸基于相應的調制方式，從公開發表的文獻來看，現有的紫外通信系統主要米取的信號調制方式有00K(on-off keying,開關鍵控)、PPM(pulse positionmodulation,脈沖位置調制)和 DPIM (differential pulse interval modulation,差分脈沖間隔調制)等，相應調制方法均為強度調制方法，現有技術的紫外通信系統的通信速率從幾百bps (bits per second)到幾十Kbps之間,難以滿足高速語音和數據傳輸的需求。

發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種基于偏振的紫外通信中的信號的調制及解調方法，利用光信號的偏振態對發送信號進行調制和解調，提高通信速率。一種基于偏振的紫外通信中的信號的調制及解調方法，包括以下步驟步驟I :調制及信號發射步驟將待調制的電信號通過信號加載單元加載到起偏器上，紫外光源發出的紫外光經過起偏器后成為具有與電信號對應的偏振態的偏振光，即偏振光攜帶的偏振態信息與待調制電信號對應，完成信號調制；偏振光通過大氣傳輸；起偏器的偏振態分別與每次發送的電信號對應；其中每次發送的電信號位數為n，則每次發送的電信號的狀態數為2n，即偏振態的數量為2n ；步驟2 :信號接收與解調步驟采用具有2n個偏振態的檢偏器陣列接收被大氣中粒子散射的偏振光，檢偏器陣列包括2n個檢偏器，每一個檢偏器用于通過一種偏振態的光，即2n個檢偏器用于分別檢測2n種偏振態的光；通過檢偏器陣列的所有偏振光接著被探測器陣列接收，探測器陣列包括2n個探測器，探測器陣列測量得到偏振光所有偏振態上的光強分布，信號處理單元依據各個偏振態上的光強分布解調出接收到的偏振光的偏振態，最后根據獲得的偏振態狀況還原出電信號，完成信號的解調，信號處理單元中常采用大氣模擬軟件Lowtran7進行光強計算。所述起偏器的偏振態可以任意設置，依據加載信號進行對起偏器進行偏振態設置。
步驟2中所述每次發送的電信號位數η的取值范圍為1-4。有益效果本發明提出了一種基于偏振的紫外通信中的信號的調制及解調方法，通過利用紫外光信號的偏振態來傳輸信息，與傳統強度調制方法相比，兩者互不影響，兩者結合使用時，紫外通信系統的通信速率可得到成倍的提高，即采用偏振調制發送的通信速率，其提高倍數等于偏振調制信號狀態數；因而，本方法對于通信速率的提高簡單有效，易于實現。


圖I為本發明原理圖。
具體實施例方式結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的詳細描述。圖I為本發明的基于偏振的信號調制解調方法原理圖的實現。I為光源，2為信號加載單元，3為起偏器，4為大氣信道，5為檢偏器陣列，6為探測器陣列，7為信號處理裝置。一種基于偏振的紫外通信中信號的調制及解調方法，包括以下步驟實施例I :以2-偏振調制及解調為例，每次發送的電信號位數η為1，則每次發送的電信號的狀態數為21=〗，即對應可選的偏振態數為2 ；步驟I :調制及信號發射步驟在每次發送的電信號與起偏器的偏振態之間建立一個對應關系，使得起偏器的每一固定的偏振態分別對應一個固定的待發送的電信號；由于起偏器的偏振態可以任意設置，本實例中選取兩種典型的偏振態，使其與偏振調制信號對應，如表I所不;表12-偏振調制信號與偏振態對應關系表
偏振調制信號起偏器偏振態OHLP
IVLP其中，HLP是水平線偏振器，VLP是指垂直線偏振器；
如圖I所示，根據步驟I中建立的對應關系，確定與待調制的電信號對應的起偏器的偏振態，使得紫外光源I發出的光信號經過起偏器3后成為具有與待調制的電信號對應的偏振態的偏振光，待調制電信號通過信號加載單元2加載至起偏器3上，起偏器3的偏振態隨調制信號的改變而改變；經過調制后的偏振光只在其固定的偏振光角度上有光強，其他角度均沒有光強分布，至此，待發送的電信號被調制到了紫外光信號的偏振態上，并將隨偏振光以光信號發出，通過大氣傳 輸；步驟2 :信號接收與解調步驟選擇包含有步驟I中所述21個偏振態的檢偏器陣列5，接收被大氣粒子散射的偏振光，只有與檢偏器陣列5中的檢偏器的偏振態一致的偏振光才能通過檢偏器陣列；通過檢偏器陣列的所有偏振光接著被探測器陣列6接收，探測器陣列6測量得到偏振光所有偏振態上的光強分布，信號處理單元7依據各個偏振態上的光強分布解調出接收到的偏振光的偏振態，如表2所示，信號處理單元中常使用大氣模擬軟件Lowtran7進行計算，依據步驟I中建立的對應關系，確定出與解調出的光信號的偏振態對應的發送信號，完成信號的解調。表2偏振調制信號與解調信號對應關系
權利要求
1.一種基于偏振的紫外通信中的信號的調制及解調方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟I:調制及信號發射步驟 將待調制的電信號通過信號加載單元加載到起偏器上，紫外光源發出的紫外光經過起偏器后成為具有與電信號對應的偏振態的偏振光，即偏振光攜帶的偏振態信息與待調制電信號對應，完成信號調制；偏振光通過大氣傳輸； 起偏器的偏振態分別與每次發送的電信號一一對應；其中每次發送的電信號位數為n，則每次發送的電信號的狀態數為2n，即偏振態的數量為2n ； 步驟2 :信號接收與解調步驟 采用具有2n個偏振態的檢偏器陣列接收被大氣中粒子散射的偏振光，檢偏器陣列包括2n個檢偏器,每一個檢偏器用于通過一種偏振態的光，即2n個檢偏器用于分別檢測2n種偏振態的光； 通過檢偏器陣列的所有偏振光接著被探測器陣列接收，探測器陣列包括2n個探測器，探測器陣列測量得到偏振光所有偏振態上的光強分布，信號處理單元依據各個偏振態上的光強分布解調出接收到的偏振光的偏振態，最后根據獲得的偏振態狀況還原出電信號，完成信號的解調。
2.根據權利要求I所述的基于偏振的紫外通信中的信號的調制及解調方法，其特征在于，所述起偏器的偏振態可以任意設置，依據加載信號進行對起偏器進行偏振態設置。
3.根據權利要求I所述的基于偏振的紫外通信中的信號的調制及解調方法，其特征在于，步驟2中所述每次發送的電信號位數n的取值范圍為1-4。
全文摘要
本發明公開了一種基于偏振的紫外通信中的信號的調制及解調方法，通過利用光信號的偏振態來傳輸信息，建立偏振態與每次發送信號之間的對應關系，根據每次發送的電信信號的狀態數量選擇起偏器和檢偏器數量，通過檢偏器陣列的光信號被探測器陣列接收，經信號處理單元對光信號在各個偏振態上的光強進行計算，依據偏振態與每次發送電信號之間的對應關系進行解調，按此方法對發射信號進行調制和解調，方法簡單、有效，且能夠與常用強度調制方法結合使用，有效提高通信速率。
文檔編號H04L27/00GK102801474SQ20121029672
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月21日 優先權日2012年8月21日
發明者尹紅偉, 賈紅輝, 陳寧, 張海良, 常勝利, 楊俊才, 楊建坤 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學