[發明專利]一種基于數字副載波復用的信號相位重構方法及系統

有效

• 申請號: 202210699979.0
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN115242308B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 向夢;馬云鶴;周培堅;付松年;秦玉文
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H04B10/2525
• 分類號: H04B10/2525;H04B10/2543
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

1.一種基于數字副載波復用的信號相位重構方法，用于恢復數字副載波復用信號的相位信息，其特征在于，包括步驟：

S1：對未添加色散元件的待測信號設置初始相位，得到初步的數字副載波復用信號，并設置當前迭代次數、判決閾值和最大迭代次數；

S2：對初步的數字副載波復用信號進行預處理；

S3：使用添加色散元件的待測信號幅度，對預處理后的數字副載波信號進行幅度約束；

S4：對幅度約束后的數字副載波復用信號解復用后進行色散補償，然后對其進行復用，得到相位信號；

S5：計算未添加色散元件的待測信號與相位信號的幅度誤差，根據待測信號的信號強度與相位信號的相位得出最終信號，對當前迭代次數進行判斷，若當前迭代次數等于最大迭代次數，輸出最終信號，否則進入步驟S6；

S6：判斷幅度誤差與判決閾值的大小關系，若幅度誤差小于或等于判決閾值，則輸出最終信號；若幅度誤差大于判決閾值，則將步驟S2中的初步的數字副載波復用信號的相位重置為相位信號的相位，當前迭代次數加一，返回執行步驟S2；

所述步驟S1的具體過程為：

首先對未添加色散元件的待測信號和添加色散元件的待測信號取均方根得到兩路信號幅度分別為其中為未添加色散元件的待測信號幅度，用于為初步的數字副載波復用信號設置強度，為添加色散元件的待測信號幅度，用于在步驟S3中對預處理后的數字副載波信號復用后進行幅度約束；

然后對未添加色散元件的待測信號設置隨機初始相位，根據下式得出：

其中，S₀(t)為初步的數字副載波復用信號，θ₀(t)為隨機初始相位，j為虛數單位；

設置當前迭代次數i＝0；

所述步驟S2的具體過程為：

對初步的數字副載波信號中的每路副載波信號進行預處理，預處理包括以下過程：

首先，對初步的數字副載波復用信號進行解復用，得到初步的N路數字副載波信號；

然后，對初步的N路數字副載波信號進行光纖傳輸色散補償，光纖傳輸色散補償量為CD，CD同時也是光纖引入的色散累積量，光纖傳輸色散補償的時域沖激響應在頻域內由下式表示：

其中，Z_CD為光纖色散補償時的光纖傳輸距離，t為時間，D為色散系數，λ為信號波長，c為光速；

將光纖色散補償后的信號表示為S₀(t)′，則有：

其中，為光纖色散補償后的信號幅度，θ₀′(t)為光纖色散補償后的信號相位；

然后，使用根升余弦濾波器，在頻域內對S₀(t)′進行頻譜約束；

然后，使用由獨立的數據序列映射數字副載波所生成的數字副載波復用信號，對頻譜約束后的信號按照百分比進行有序替換，從而對其在時域內進行導頻約束；

然后，再次使用根升余弦濾波器，在頻域內對導頻約束后的信號進行頻譜約束；

最后，對第二次頻譜約束后的信號進行色散添加，色散添加量為CD+CD_add，其中CD_add為色散元件額外引入的色散量，色散添加的時域沖激響應在頻域內由下式表示：

其中，Z_CDadd為色散添加時的光纖傳輸距離；

對色散添加后的數字副載波信號進行復用，得到預處理后的數字副載波信號，由以下公式求得：

其中，R₀(t)為預處理后的數字副載波信號，為預處理后的數字副載波信號的幅度，θ_R()為預處理后的數字副載波信號的相位；

所述步驟S3的具體過程為：

使用添加色散元件的待測信號幅度，對預處理后復用的數字副載波信號進行幅度約束，將幅度約束后的數字副載波復用信號表示為R′₀()，則有：

所述步驟S4的具體過程為：

對幅度約束后的數字副載波復用信號進行解復用，然后對其進行色散補償，補償色散量為D，然后對其進行復用，得到相位信號，由下式表達：

其中，S′(t)為相位信號，為相位信號的幅度，θ₀′()為相位信號的相位；

其中，θ₀′()利用angle函數提取得出，公式如下：

θ₀′()＝angle(S′(t))；

所述步驟S5的具體過程為：

首先，計算待測信號與相位信號的幅度誤差，具體公式為：

其中，A_error為幅度誤差，T_error為時間窗口，a(t)為未添加色散元件的待測信號；

然后，根據待測信號的信號強度與相位信號的相位得出最終信號，具體公式為：

其中，S_output(t)為最終信號；

對當前迭代次數進行判斷，即判斷當前迭代次數i與最大迭代次數I_max的大小關系，若i＝I_max，輸出最終信號S_outout(t)，否則進入步驟S6；

所述步驟S6的具體過程為：

判斷幅度誤差A_error與判決閾值ε_TH的大小關系，若A_error≤ε_TH，則輸出最終信號S_output(t)；若A_errorTH，則將步驟S2中的初步的副載波復用信號的相位重置為相位信號的相位，即有：

當前迭代次數i加一，返回執行步驟S2。