本发明涉及空间激光通信领域，更为具体的，涉及一种适用于空间激光通信的双模式盲均衡系统及方法。
背景技术：
1、空间激光通信具无需频谱申请、通信速率高、抗干扰力强、保密性高等优势，在卫星通信、激光/射频混合通信、5g回传、无人机通信、应急通信等领域具备广泛应用前景。当激光信号在大气信道中传输时，由于大气信道的复杂性和随机性，尤其是大气湍流效应，将导致接收光信号产生光强起伏、波形畸变等影响。与此同时，在长距离空间激光通信(≥10km)中，激光光束将被大气湍流元、大气分子、薄云雾等散射到不同的光学路径上，而不同光路的长度存在差异，使得接收到的光电信号存在脉冲展宽、波形畸变等多径效应，从而引起符号间的码间干扰(isi)。
2、对于gbps量级的高速空间激光通信链路，码间串扰使得错误判决的概率增大，增加系统的误码率，需在接收端对光电信号进行信道均衡处理，才能减小码间串扰的影响，从而降低接收误码率。虽然信道均衡技术在无线通信、光纤通信中较为成熟，但是在空间激光通信中需考虑大气信道的时变衰落、接收信号起伏、随机波形畸变与脉冲展宽等特性。这要求空间激光通信的均衡模块能自动补偿大气信道的非理想特性，并能够实时对滤波器的抽头系数进行调整，达到自适应均衡的效果。针对空间激光通信的需求，基于导频的训练均衡技术和无导频的盲均衡技术都得到了广泛研究。由于训练均衡需周期性发送导频序列，当大气信道变化较快时，频繁的导频序列发送将极大降低信道利用率，且达不到实时性的要求。因此，基于自适应均衡算法的盲均衡技术，在空间激光通信中得到了广泛研究。
3、现有技术[1](s.lee and m.kavehrad.free-space optical communicationswith channel shortening filter and viterbi equalizer.int.j.wirelessinf.networks,2009,16(4))研究了最大似然序列估计和判决反馈等信道均衡算法，但是在空间激光通信系统中实现较为复杂，难以满足gbps的传输需求。现有技术[2](陈纯毅.云层信道光通信链路误码率及性能改善途径分析.系统仿真学报,2009,21(5))分析了不同云层厚度下的线性信道均衡效果，但是未讨论具体是何种均衡技术方案。现有技术[3](陈丹，柯熙政，李建勋.湍流信道下无线光副载波盲均衡算法研究.光子学报，2013，42(9))针对大气湍流的时变信道特性，采用了变步长-恒模算法，虽然加快盲均衡的收敛速度，但是只适用于弱大气湍流。现有技术[4](李宇坤.高码率无线光通信系统信道盲均衡技术研究.电子科技大学,2017.)分析了大气湍流影响下的盲信道均衡算法，虽然采用了恒模盲均衡算法和判决引导算法两种模式，但是存在收敛较慢、模式切换不可靠等限制。现有技术[5](王妮.基于高阶累积量的大气激光通信信道盲均衡的研究.西安理工大学，2008)联合采用了高阶累积量和判决引导法，相比常用的恒模盲均衡算法而言降低了均方根误差，但是算法计算量较大，不利于实时大气信道的实时均衡。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于空间激光通信的双模式盲均衡系统及方法，针对复杂大气信道中传输激光信号而产生的码间串扰问题，设计了一种易于硬件实现的高可靠双模式盲均衡技术方案，以达到收敛速度快、均方根误差小、模式转换可靠且实现简单。其中，提供的系统的特点在于相比无线通信、光纤通信中常用的恒模算法(cma)，本发明能够同时利用自适应-恒模算法(as-cma)和面向判决的最小均方算法(dd-lms)两种模式对均衡器的系数进行更新，不但加快了盲均衡的收敛速度而且极大降低了均衡误差。当均衡器的工作状态接近稳态时，联合考虑两种模式的均方根误差(mse)和时钟恢复模块输出的锁定信号来进行均衡模式的可靠切换，从而避免了传统基于单一mse的频繁切换和不可靠性，实现成本和技术复杂度较低。
2、本发明的目的是通过以下方案实现的：
3、一种适用于空间激光通信的双模式盲均衡系统，包括：
4、光发射源，大气信道，光电探测器，归一化模块和信道均衡模块；
5、所述光发射源用于产生ook信号，大气信道用于模拟包括大气湍流、大气散射在内的多径效应，光电探测器用于ook信号的光电接收，归一化模块用于将接收的ook信号转变为恒模信号，信道均衡模块用于实现接收信号的盲均衡和可靠的双模切换，以解调出高速激光通信信号。
6、进一步地，所述信道均衡模块用于实现对大气信道的自适应跟踪、快速收敛和低误差的双模式盲均衡，进一步包括均衡器、判决器、as-cma模式、dd-lms模式、时钟恢复模块、模式切换单元和抽头更新单元，且归一化信号经过均衡器滤波后输出，并经判决器后输出数字信号；同时采用as-cma算法和dd-lms算法，在均衡过程中，两路盲均衡获得的误差信号都用于抽头更新单元的抽头系数更新，时钟恢复模块输出锁定信号用于触发模式切换单元进行模式切换；当均衡逐渐进入稳定状态时，时钟恢复模块开始正常工作并逐步切换到dd-lms盲均衡模式，用于大气信道的时变跟踪。
7、进一步地，所述的模式切换单元包括mse1与mse2的大小对比子单元、锁定信号的电平判决子单元、as-cma模式与dd-lms模式的选择子单元，均用以实现盲均衡的可靠双模切换；其中，mse1是as-cma模式的均方根误差，mse2是dd-lms模式的均方根误差。
8、进一步地，所述模式切换单元用于执行如下切换机制：
9、当大气信道畸变较轻(眼图未闭合)时，若mse1<mse2且时钟恢复模块的锁定信号为低电平，则选择as-cma模式进行均衡系数的迭代，直到mse1≥mse2；当mse1>mse2，且时钟恢复模块的锁定信号为高电平，选择dd-lms模式进行均衡系数的迭代；
10、当大气信道畸变严重(眼图闭合)时，结合时钟恢复模块输出的低电平，选择as-cma模式进行均衡系数的迭代，直到mse1>mse2时，再次利用时钟恢复模块进行工作模式判定，切换到dd-lms模式，实现大气信道的自适应均衡和稳定跟踪。
11、一种适用于空间激光通信的双模式盲均衡方法，包括如下步骤：
12、s1：接收端首先将接收到的ook信号转变为恒模信号，以满足信道盲均衡的恒模特性要求；
13、s2：归一化信号经过均衡器滤波处理后输出均衡信号，并同时采用as-cma算法和dd-lms算法的双模式方案，两路盲均衡的误差信号都用于抽头系数更新；
14、s3：时钟恢复模块输出锁定信号用于触发模式切换，以切换到更低均方根误差的dd-lms盲均衡模式；
15、s4：在双模切换过程中，as-cma模式的均方根误差mse1、dd-lms模式的均方根误差mse2和时钟恢复模块输出的锁定信号同时用于双模式的可靠切换，最终工作于dd-lms模式，形成大气信道的自适应均衡和稳定跟踪。
16、进一步地，在步骤s1中，所述ook信号由光发射源发出。
17、进一步地，在步骤s1中，所述将接收到的ook信号转变为恒模信号，具体包括子步骤：在归一化模块中使用两种状态的幅值的中心值来与接收信号的幅值作差，则这个差值的模值具备恒定性质，便将时变的光强信号转换为横模信号。
18、进一步地，在步骤s2中，所述均衡器包括线性滤波器。
19、进一步地，在步骤s3中，所述时钟恢复模块采用光通信电路的标准配置。
20、进一步地，在步骤s4中，所述as-cma模式的均方根误差mse1、dd-lms模式的均方根误差mse2和时钟恢复模块输出的锁定信号同时用于双模式的可靠切换，最终工作于dd-lms模式，具体包括子步骤：
21、当大气信道畸变较轻(眼图未闭合)时，若mse1<mse2且时钟恢复模块的锁定信号为低电平，选择as-cma模式进行均衡系数的迭代，直到mse1≥mse2；当mse1>mse2，且时钟恢复模块的锁定信号为高电平，选择dd-lms模式进行均衡系数的迭代；
22、当大气信道畸变严重(眼图闭合)时，结合时钟恢复模块输出的低电平，选择as-cma模式进行均衡系数的迭代，直到mse1>mse2时，再次利用时钟恢复模块进行工作模式判定，切换到dd-lms模式，实现大气信道的自适应均衡和稳定跟踪。
23、本发明的有益效果包括：
24、(1)本发明提出了新的自适应变步长盲均衡(as-cma)方案，其迭代步长自适应接收信号的误差函数值，非常适合时变的大气信道，与基于固定步长的恒模算法(cma)相比，不但提高了收敛速度和避免了局部收敛点，而且满足gbps高速激光通信的实时性要求。
25、(2)本发明采用了自适应恒模算法(as-cma)和判决引导最小均方算法(dd-lms)相联合的双模式盲均衡技术，均衡的均方根误差(mse)得到了极大降低，能明显改善激光通信的误码率。
26、(3)本发明同时采用两个盲均衡模式输出的mse和时钟恢复模块的锁定信号作为双模式的切换标准，不但避免了mse作为单一切换阈值的普适性差或者容易局部收敛等问题，而且充分利用了光接收电路的现有模块，未增加硬件复杂度，实现简单且切换可靠。
27、(4)本发明的双模盲均衡适用于弱-中等大气湍流、薄云雾等大气信道下，普适性较高。
1.一种适用于空间激光通信的双模式盲均衡系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的适用于空间激光通信的双模式盲均衡系统，其特征在于，所述信道均衡模块用于实现对大气信道的自适应跟踪、快速收敛和低误差的双模式盲均衡，进一步包括均衡器、判决器、as-cma模式、dd-lms模式、时钟恢复模块、模式切换单元和抽头更新单元，且归一化信号经过均衡器滤波后输出，并经判决器后输出数字信号；同时采用as-cma算法和dd-lms算法，在均衡过程中，两路盲均衡获得的误差信号都用于抽头更新单元的抽头系数更新，时钟恢复模块输出锁定信号用于触发模式切换单元进行模式切换；当均衡逐渐进入稳定状态时，时钟恢复模块开始正常工作并逐步切换到dd-lms盲均衡模式，用于大气信道的时变跟踪。
3.根据权利要求2所述的适用于空间激光通信的双模式盲均衡系统，其特征在于，所述的模式切换单元包括mse1与mse2的大小对比子单元、锁定信号的电平判决子单元、as-cma模式与dd-lms模式的选择子单元，均用以实现盲均衡的可靠双模切换；其中，mse1是as-cma模式的均方根误差，mse2是dd-lms模式的均方根误差。
4.根据权利要求3所述的适用于空间激光通信的双模式盲均衡系统，其特征在于，所述模式切换单元用于执行如下切换机制：
5.一种适用于空间激光通信的双模式盲均衡方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的适用于空间激光通信的双模式盲均衡方法，其特征在于，在步骤s1中，所述ook信号由光发射源发出。
7.根据权利要求5所述的适用于空间激光通信的双模式盲均衡方法，其特征在于，在步骤s1中，所述将接收到的ook信号转变为恒模信号，具体包括子步骤：在归一化模块中使用两种状态的幅值的中心值来与接收信号的幅值作差，则这个差值的模值具备恒定性质，便将时变的光强信号转换为横模信号。
8.根据权利要求5所述的适用于空间激光通信的双模式盲均衡方法，其特征在于，在步骤s2中，所述均衡器包括线性滤波器。
9.根据权利要求5所述的适用于空间激光通信的双模式盲均衡方法，其特征在于，在步骤s3中，所述时钟恢复模块采用光通信电路的标准配置。
10.根据权利要求5所述的适用于空间激光通信的双模式盲均衡方法，其特征在于，在步骤s4中，所述as-cma模式的均方根误差mse1、dd-lms模式的均方根误差mse2和时钟恢复模块输出的锁定信号同时用于双模式的可靠切换，最终工作于dd-lms模式，具体包括子步骤：
