恭喜復旦大學遲楠獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜復旦大學申請的專利一種雙偏振雙孔徑的多波長可見光無線激光通信系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119254325B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411378757.4,技術領域涉及:H04L27/34;該發明授權一種雙偏振雙孔徑的多波長可見光無線激光通信系統是由遲楠;盧芝藍設計研發完成,并于2024-09-30向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種雙偏振雙孔徑的多波長可見光無線激光通信系統在說明書摘要公布了:本發明屬于可見光無線激光通信技術領域,具體為一種雙偏振雙孔徑的多波長可見光無線激光通信系統。本發明系統包括發射端的數字信號處理模塊、兩組五波長激光發射模塊、基于偏振復用的同相或反相發射模塊,以及接收端的雙孔徑接收模塊、最大比合并或差分處理模塊、接收端數字信號處理模塊;本發明可實現水平和垂直兩個偏振方向受到的損傷進行互補的雙偏振同相傳輸以及共模干擾抑制的雙偏振差分傳輸。對雙偏振同相傳輸,兩組激光器調制相同的信號,接收端采用最大比合并算法進行合并;對雙偏振差分傳輸,兩組激光器調制反相的信號,接收端兩個孔徑的接收進行差分。本發明可以大幅提升通信的可靠性和魯棒性,有助于實現更高速率、更大容量的通信。
本發明授權一種雙偏振雙孔徑的多波長可見光無線激光通信系統在權利要求書中公布了:1.一種雙偏振雙孔徑的多波長可見光無線激光通信系統,其特征在于,實現在水平和垂直兩個偏振方向受到的損傷能夠互補的雙偏振同相傳輸,以及共模干擾抑制的雙偏振差分傳輸;對于雙偏振同相傳輸,兩組激光器調制相同的信號,接收端采用最大比合并算法進行合并;對于雙偏振差分傳輸,兩組激光器調制反相的信號,接收端兩個孔徑的接收進行差分;系統具體包括:發射端數字信號處理模塊DSP、兩組集成的五波長激光發射模塊、基于偏振復用的同相或反相發射模塊,簡稱偏振復用模塊;以及接收端的雙孔徑接收模塊APD、最大比合并算法MRC或差分處理Diff模塊、接收端數字信號處理模塊DSP;兩組激光發射模塊中,一組采用水平偏振,另一組采用垂直偏振進行復用;經過湍流介質后由雙孔徑接收模塊APD接收;其中:一所述發射端數字信號處理模塊DSP,包括:128級正交幅度映射器QAM,無載波幅相調制器CAP,軟件預均衡模塊;在發射端數字信號處理模塊DSP中,隨機生成的比特流,由128級正交幅度映射器QAM把每7比特映射成128QAM星座點;星座點進行4倍上采樣后經過無載波幅相調制器CAP調制得到實數波形信號;對于該實數波形信號進行高頻成分的預加重,即進行預均衡;至此,在電腦端獲得待發射的信號Tx;對于待發射的信號Tx,通過任意波形發生器AWG轉換為正相和反相的模擬電信號Tx+與Tx-輸出,其中:Tx+=Tx,Tx-=-Tx;#1輸出電信號經過電放大器EA進行放大后,再經過可調的衰減器ATT,以控制放大倍數,然后,與一路直流偏置一起通過偏置三通Bias-Tee驅動五波長激光發射模塊發光;該激光發射模塊集成了波長分別為685nm、638nm、520nm、450nm和405nm的激光二極管以及金屬熱沉,通過調節任意波形發生器AWG輸出電信號的電壓峰峰值和偏置電流的大小,可以改變激光器的工作狀態;所述偏振復用模塊,采用線偏振片LP將兩組五波長激光發射模塊的輸出光分別過濾成水平偏振和垂直偏振兩路輸出TxX與TxY;對于雙偏振同相傳輸,稱為方案1,有:TxX=TxY=Tx+=Tx,#2對于雙偏振反相傳輸,稱為方案2,有:TxX=Tx+=Tx,TxY=Tx-=-Tx,#3然后,將兩束偏振光TxX與TxY一起經過水下或者大氣湍流介質進行傳輸;二所述接收端數字信號處理模塊DSP,包括波形級后均衡、CAP解調、符號級后均衡、QAM解映射和誤碼率BER測試;所述雙孔徑接收模塊APD,由兩個凸透鏡Lens和雪崩光電二極管APD組成的空間分集接收機;兩個APD將水平和垂直偏振的兩束光分別接收后轉換成相應的電信號,經過電放大器EA和衰減器ATT后輸入示波器OSC采樣,并量化為數字信號RxX與RxY,輸入到電腦進行后處理;所述最大比合并算法MRC或差分處理Diff模塊:對于方案1,兩個偏振方向發射的是同相的信號,采用最大比合并算法模塊MRC對RxX與RxY進行加權求和,對RxX與RxY加權的權重和RxX與RxY的噪聲功率成反比,由于發射的信號功率一致,采用RxX與RxY的信噪比作為加權的權重wX與wY;具體地,估計RxX與RxY的信噪比的方法就是將RxX與RxY通過傅里葉變換轉換到頻域,然后計算信號的帶內和帶外部分的面積比,即: 其中,FkRxX和FkRxY分別為RxX和RxY的傅里葉變化在頻點k處的值,fw為信號帶寬;加權后得到的信號為:RxM=wX·RxX+wY·RxY,#5對于方案2,兩個偏振方向發射的是反相的信號,采用差分處理模塊Diff接收信號的合并,即:RxD=RxX-RxY,#6將獲得的信號RxM或RxD送入接收端數字信號處理模塊DSP;其中,先經過波形級后均衡以糾正信號波形的失真,然后通過CAP解調和下采樣獲得星座點,星座點經過符號級的均衡后進行QAM解映射,最后恢復成比特流,結合發射的比特流計算得到傳輸的誤碼率。
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