本发明涉及光通信领域，尤其是一种基于压缩感知的无线光波分复用通信系统解调方法。
背景技术：
1、无线光通信是无线通信与光通信相交叉融合的一种通信技术，为日益紧张的有限射频资源提供了可替代的丰富的频谱资源。无线光通信具有高带宽、低辐射、抗干扰等特点，因此越来越受到国内外的重视，成为未来通信领域研究的重要方向之一。
2、随着波分复用技术(wavelength division multiplexing，简称wdm)的成熟，许多研究人员采用wdm技术来提高无线光系统的稳定性和信道容量。但是无线wdm技术有着接收难度高，接收器复杂度高的问题。目前传统无线wdm光通信解调方案中，首先需要将信号光耦合进光纤，然后将光纤连接至波分复用仪进行分光，最后对波分复用仪输出的多路光信号分别进行解调。由于将信号光耦合进光纤难度高、鲁棒性低，因此，为了避免将信号光耦合进光纤，提出一种用于无线wdm光通信的易实现的解调方法显得非常必要。
技术实现思路
1、针对现有无线wdm光通信解调方案中的问题，本发明提供一种基于压缩感知的无线光波分复用通信系统解调方法。该方法使用光电传感器对信号光直接进行接收，与传统方案相比，光电传感器阵列方案解决了传统方案接收难度高的问题。
2、实现本发明目的的技术方案是：
3、一种基于压缩感知的无线光波分复用通信系统解调方法，包括发送端流程和接收端流程两部分：
4、发送端流程包括：
5、发送端利用不同激光器的组合状态来承载信息，将信息经过映射后调制到多个具有不同波长规格的激光器上；
6、将码元与导频组合后通过激光器发出；
7、将这多个激光器的输出光通过波分复用仪耦合成一束激光；
8、经过光放大器将波分复用器输出的激光信号放大后再通过准直透镜发出。
9、对信息的映射与调制包括如下步骤：
10、步骤a101，发送端利用不同激光器的组合状态来承载信息；
11、假设有m个激光器，在传输一个码元时打开其中n个激光器，共有种组合状态，则每个码元可以传输个比特的数据，其中表示向下取整；
12、步骤a102，令为了降低不同波长光束间相干性的影响，从个激光器的组合状态中以尽量使所选激光器波长间隔最远的原则选出2b个，建立一个映射f，使选出的2b个激光器的组合状态中的每一个都与一串b比特的数据对应，且为一一对应的关系；
13、步骤a103，将原始数据以每b bit为一组进行拆分，每组为一个码元，通过建立的映射f的逆映射f-1将这个码元通过激光器发射出去；
14、所述码元与导频组合后通过激光器发出的步骤包括如下步骤：
15、步骤a201，将若干组码元与若干导频组合成帧，且导频组合成的矩阵ph需满足可逆；导频用于估计光到电的转换增益h，这里估计到的h用于信号解调的计算；
16、步骤a202，通过仿真计算分别获得信道与传感器增益的相干时间，求两者的最小值为最小相干时间，在最小相干时间内信道与传感器的增益视为平稳变化，将导频与码元组成的帧在最小相干时间内发出；
17、接收端流程包括：
18、利用透镜聚光；
19、将透镜聚集的光照射在pin光电传感器阵列上，使用矩形光电传感器阵列对激光信号进行接收；
20、对光电传感器阵列输出通过与发送端相同的发送频率进行采样，得到一帧信号的采样数据；
21、利用接收到的导频的采样数据估计光电转换增益矩阵；
22、利用估计到的光电转换增益矩阵解调出原始数据。
23、接收端的处理流程包括如下步骤：
24、步骤b101，使用矩形光电传感器阵列对激光信号进行接收，传感器的数量u远小于激光器的数量m，且需要满足其中c是和m、n相关的一个常数，c的大小通过仿真实验确定，对光电传感器阵列输出信号进行采样，得到一帧信号的采样数据；
25、步骤b102，将发射端激光器的组合状态用向量x表示，向量x中的每个元素都为0或1，为1则表示对应的激光器打开，为0则表示对应的激光器关闭，每个传感器的输出视为向量x中所有元素的加权和与高斯噪声的叠加，每个权值为其对应波长输入输出的总增益；
26、步骤b103，将所有传感器的输出通过步骤b102中的方法表示出后，写成矩阵的形式为：
27、d＝hp+ε
28、其中d为采样数据，h为增益矩阵，p为发射端激光器的组合状态向量，ε为高斯噪声；将导频信号输出通过步骤b102中的方法表示出后，写成矩阵的形式为：
29、dh＝hph+εh
30、其中dh为导频信号部分的采样数据，h为增益矩阵，ph为导频对应的发射端激光器的组合状态向量，εh为传感器阵列接收导频信号产生的高斯噪声；
31、通过求解这个方程完成对总增益矩阵h的估计；
32、步骤b104，将数据信号的输入输出写成d＝hp+ε的形式，由于矩阵p中列向量的稀疏性，所以该方程符合压缩感知模型，因此该方程可使用求解压缩感知模型的重构算法进行求解，将估计到的h代入方程中求解得到p＝p′；
33、步骤b105，将估计到p′中的每一个元素与一个阈值进行比较，得到一个新矩阵如果p′中的元素大于这个阈值，则中对应的元素则为1，反之则为0，这个阈值通过仿真实验进行选取；
34、步骤b106，将通过映射f映射到数据信息即可完成对信号的解调。
35、本发明的优点或有益效果：
36、本发明提供了一种有效的、易实现的无线光波分复用信号解调方法。该方法利用光电传感器阵列对无线光波分复用信号进行接收，对接收端构建压缩感知模型并对该模型进行求解，通过处理模型求解结果实现信号的解调。该方法避免使用了部署难度大、成本高的光纤耦合方案，节省了大量资源。
1.一种基于压缩感知的无线光波分复用通信系统解调方法，其特征在于，包括发送端流程和接收端流程两部分：
2.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的无线光波分复用通信系统解调方法，其特征在于，发送端流程中，对信息的映射与调制包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的无线光波分复用通信系统解调方法，其特征在于，发送端流程中，所述码元与导频组合后通过激光器发出的步骤包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的无线光波分复用通信系统解调方法，其特征在于，接收端的处理流程包括如下步骤：
