激光通信中的分集检测技术.doc

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1、分集检测技术在激光通信中的应用摘要：激光通信是用以在大气物理层进行信息快速传递的形式，主要将激光看成是载波，将大气看成是信息的传输介质。激光通信具备信息传送速度快、安全性好、可以灵活进行组网等优点，具有广泛的运用。本文主要分析逐符号最大似然检测方法，在此基础上，将似然比计算出来，然后对有限数量点的似然比近似做出估计，利用MonteCarb方法，进行反复随机抽样，得到基于训练序列的分集检测方法。关键词：激光通信；分集检测；MonteCarb引言激光通信是在空间进行的高速信息传递的最重要方法。激光通信易受气候影响，大气层中空气密度的无规则起伏，造成激光幅度极大下降和光强起伏，对于大气激

2、光通信，这是限制其系统性能的主要因素。解决这个问题的最主要技术就是分集接收。分集接收，是一种降低信号电平起伏的办法，主要方式是接收端对它收到的多个衰落特性信号进行特定的合并处理。分集接收技术能够极大地克服激光在通过大气层后出现的的光强闪烁。分集接收机在将接收到的光转换为电信号之后，会将其进行合并，并与阈值进行比较。要使用该方法，需要保证各个分集接收机互不相关，因此要假设各个接收机之间的距离是大于大气湍流信道的相关长度。运用逐符号最大似然检测方法能够很好地解决不同接收机之间的互相干扰问题。本文首先介绍了SSML的工作原理，然后使用MonteCarlo方法，利用产生的大量的符合指定概率

3、分布要求的离散点近似计算了SSML中的似然比。研究了使用相对较少个数的离散点代入似然比公式逼近似然比时分集接收系统性能的准确性，在此基础上提出了一个新的分集检测方法。该方法不需要已知大气层中空气密度的无规则起伏的衰落分布，通过引用一定长度的训练序列便可实现强相关情况下对信息序列的有效检测。一、逐符号最大似然检测及分析大气激光通信中，光强和对数幅度之间存在着一定的关系，如下式所示：Li=L0exp(2Xi-E(Xi))(1)在上式中，Li指的是激光通信中第i个分集接收机的光强度，Xi指的是其相应的对数幅度，L0指的是光强度的数学期望值，E(Xi)指的是接收机对数光强的平均数值[1]，

4、其表达式如下所示：E(Xi)=-Ox2(2)上式中，Ox指的是接收机对数幅度的标准差值。通过激光信号的不同变换获取的光电流的表达式如下所示：Ri=N(Li+Lb)+ni(3)上式中，指的是光电转换率，ni指的是在激光电流光强信号中的噪声值，Lb指的是激光背景光强度，其似然比的表达式如下所示：A(r)=P(r/ON)/P(r/OFF)=fx（X）exp[-(ri-NL0exp(2Xi))-ri2](4)上式中，A指的是最大似然比，ri指的是接收机的噪声方差，fx指的是概率密度函数[2]。可以看出，如果不同激光通信中分集接收机的位置不一样，就会使其有关的似然函数存在很大区别，从而对其接

5、收能力起到一定的影响。二、有效计算似然比（一）形成有效的随机数。MonteCarlo的本质在于随机模拟，在多维数值积分方面，误差与积分维数及积分区域无关，为计算复杂区域上的高维数值积分提供了一个有力的工具。运用MonteCarb方法进行积分计算的重点就是形成一些适合fx的随机点。假设需要产生2组长度各为M的伪随机信号序列，M远大于100。信号序列自相关矩阵为CX，且CX为对称正定矩阵。其具体的形成过程如下：需要先形成一个维数是2*M的矩阵M0，这个矩阵不同列的方差矩阵是E。同时，矩阵X符合下式[3]：X*X=Cx（5）也就是Cx是X的平方矩阵。再把标准正太分布矩阵M0和X进行相乘，

6、就可以得到以下计算式：M0*X=Mi（6）其中，Mi可以准确验证不同列数之间的协方差[4]。采用这种方法有效计算似然比，形成随机数时，需要确保Cx是对称矩阵，进而就要保证不同分集接收机保持一定的距离。（二）计算和分析仿真结果。采用逐符号最大似然检测方法，激光通信不同分集接收机数量是2，有关系数是Pd=0.9时，激光通信误码数率通过电信噪声比例不同而形成的曲线图如下图所示：图一误码数率通过电信噪声比例不同而形成的曲线图运用MonteCarb方法将其似然比计算出来，在这个过程中，形成了多组满足标准正态分布函数的随机向量，其中，激光通信分集接收机的数量和每一个向量中的元素数量相同[5]。

7、同时，向量信号中有关的矩阵和标准正态分布函数中Cx有关元素的最大差值没有低于0.5%。激光通信的输出信号长度是107，对其运用开关进行控制。三、有限数量点的似然比近似估计在上述计算仿真结果时，形成了多组满足标准正态分布函数的随机向量，全面结合当M个数较少的情况下，激光通信中分集接收机系统的接收性能，如下式所示：Ai=exp[-(ri-NL0exp(2Xij-ri2）/Ni]/m（7）从算法的角度进行分析，这种计算等同于随机点的数量相对很少时的MonteCarb方法[6