CN110912616A - 消除相干光通信系统功率振荡的方法及相干光通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除相干光通信系统功率振荡的方法,涉及光通信技术领域,该方法包括步骤:对接收的光信号进行放大后,通过可变光衰减器进行信号衰减,将衰减后的光信号和本振光一起输入到接收机中,接收机输出若干组模拟电信号,并将若干组模拟电信号转换为对应的数字信号;根据若干组数字信号实时计算得到信号平均功率值;根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数;同时,根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数,并将该数字信号的补偿系数分别乘以若干组数字信号后进行输出。本发明提供的消除相干光通信系统功率振荡的方法,可以消除残余振荡,使得接收机的性能更好。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域,具体涉及一种消除相干光通信系统功率振荡的方法及相干光通信系统。
背景技术
在空间光通信中,由于大气信道的不稳定,接收机接收到的信号光功率会在一个比较大的范围内快速波动。而数字相干接收机对信号光的功率比较敏感,太大会导致信号饱和,太小则导致信噪比过低,进而影响接收机的性能,甚至使接收机不能保持稳定正常工作。
参见图1所示,现有的解决方案是,在光放大器和集成相干接收机之间增加一个可变光衰减器,通过反馈调节该可变光衰减器的衰减系数,以抵消掉大部分功率变化,从而使得集成相干接收机接收到的信号光功率可以一直维持在该集成相干接收机的工作范围内。
然而,由于在数字相干通信系统中,常用的解码算法是如恒模算法等,都对信号的幅值比较敏感,导致反馈调节有一定的滞后性,经过可变光衰减器补偿后的信号功率,仍然存在一定的残余振荡,这些残余的功率振荡仍然会影响接收机的性能。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种消除相干光通信系统功率振荡的方法,可以消除残余振荡,使得接收机的性能更好。
为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:
一种消除相干光通信系统功率振荡的方法,包括步骤:
对接收的光信号进行放大后,通过可变光衰减器进行信号衰减,将衰减后的光信号和本振光一起输入到接收机中,接收机输出若干组模拟电信号,并将若干组模拟电信号转换为对应的数字信号;
根据若干组数字信号实时计算得到信号平均功率值;
根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数;同时,
根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数,并将该数字信号的补偿系数分别乘以若干组数字信号后进行输出。
在上述技术方案的基础上,所述根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数的具体计算公式为:
B=Pbest/Pavr
式中,B为数字信号的补偿系数,Pbest为预设的最佳平均功率,Pavr为信号平均功率值。
在上述技术方案的基础上,在根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数之前,还包括步骤:
手动调节可变光衰减器,使得接收机性能最佳,获取此时的信号平均功率值,将其作为预设的最佳平均功率。
在上述技术方案的基础上,所述预设的阈值包括最高阈值和最低阈值,所述根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数的具体步骤包括:
当信号平均功率值大于所述最高阈值时,增大衰减系数;
当信号平均功率值小于所述最低阈值时,减小衰减系数;
当信号平均功率位于所述最高阈值和最低阈值之间时,保持衰减系数不变。
在上述技术方案的基础上,在根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数之前,还包括步骤:
手动调节可变光衰减器,使得接收机性能最佳,获取此时的信号平均功率值,将其作为预设的最佳平均功率Pbest;
设置两个比例系数,分别记为A1和A2;
计算得到最高阈值为(1+A1)Pbest,最低阈值为(1-A2)Pbest。
本发明还提供了一种相干光通信系统,包括:
光放大器,其用于对接收的光信号进行放大处理;
可变光衰减器,其用于对光放大器放大后的信号进行衰减;
接收机,其用于接收衰减后的光信号和本振光,并将其转换为若干组模拟电信号后进行输出;
模数转换器,其用于将接收机输出的模拟电信号转换为数字信号;
数字信号处理器,其包括:
信号平均功率计算模块,其用于根据若干组数字信号实时计算得到信号平均功率值;
光衰减器控制模块,其用于根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数;
信号功率补偿模块,其用于根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数,并将该数字信号的补偿系数分别乘以若干组数字信号得到补偿后的数字信号,再进行输出。
在上述技术方案的基础上,还包括:
数字信号处理模块,其用于对补偿后的数字信号进行信号处理和解码操作。
在上述技术方案的基础上,所述信号功率补偿模块根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数的具体计算公式为:
B=Pbest/Pavr
式中,B为数字信号的补偿系数,Pbest为预设的最佳平均功率,Pavr为信号平均功率值。
在上述技术方案的基础上,还包括:
最佳平均功率获取模块,其用于在手动调节可变光衰减器,使得接收机性能最佳时,获取此时的信号平均功率值,并将其作为预设的最佳平均功率。
在上述技术方案的基础上,所述光衰减器控制模块根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数的具体过程为:
当信号平均功率值大于所述最高阈值时,增大衰减系数;
当信号平均功率值小于所述最低阈值时,减小衰减系数;
当信号平均功率位于所述最高阈值和最低阈值之间时,保持衰减系数不变。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明的消除相干光通信系统功率振荡的方法,根据信号平均功率值来调节可变光衰减器的衰减系数,以抵消掉大部分功率变化,使得接收机接收到的信号光功率可以一直维持在接收机的工作范围内,同时,根据信号平均功率值和最佳平均功率得到数字信号的补偿系数,然后对每个数字信号进行补偿,可以消除残余振荡,从而使得接收机性能更好。
附图说明
图1为现有技术中相干光通信系统的结构示意图;
图2为本发明实施例中相干光通信系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种消除相干光通信系统功率振荡的方法,包括步骤:
对接收的光信号进行放大后,通过可变光衰减器进行信号衰减,将衰减后的光信号和本振光一起输入到接收机中,接收机输出若干组模拟电信号,并将若干组模拟电信号转换为对应的数字信号;
根据若干组数字信号实时计算得到信号平均功率值;
根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数;同时,
根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数,并将该数字信号的补偿系数分别乘以若干组数字信号后进行输出。
在本发明实施例中,根据信号平均功率值来调节可变光衰减器的衰减系数,以抵消掉大部分功率变化,使得接收机接收到的信号光功率可以一直维持在接收机的工作范围内,同时,根据信号平均功率值和最佳平均功率得到数字信号的补偿系数,然后对每个数字信号进行补偿,可以消除残余振荡,从而使得接收机性能更好。
更进一步地,在本发明实施例中,所述根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数的具体计算公式为:
B=Pbest/Pavr
式中,B为数字信号的补偿系数,Pbest为预设的最佳平均功率,Pavr为信号平均功率值。
在本发明实施例中,信号平均功率值为所有组数字信号的算术平均值。
更进一步地,在本发明实施例中,在根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数之前,还包括步骤:
手动调节可变光衰减器,使得接收机性能最佳,获取此时的信号平均功率值,将其作为预设的最佳平均功率。
更进一步地,在本发明实施例中,在根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数之前,还包括步骤:
手动调节可变光衰减器,观察接收机的误码率等指标的变化,使得接收机性能最佳,获取此时的信号平均功率值,将其作为预设的最佳平均功率Pbest;
设置两个比例系数,分别记为A1和A2;
计算得到最高阈值为(1+A1)Pbest,最低阈值为(1-A2)Pbest。
上述比例系数A1和A2根据调试结果进行选择即可,且A1和A2取值范围为0~1。
更进一步地,在本发明实施例中,所述预设的阈值包括最高阈值和最低阈值,所述根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数的具体步骤包括:
当信号平均功率值大于所述最高阈值时,即当Pavr>(1+A1)Pbest时,增大衰减系数;
当信号平均功率值小于所述最低阈值时,即当Pavr<(1-A2)Pbest时,减小衰减系数;
当信号平均功率位于所述最高阈值和最低阈值之间时,保持衰减系数不变。
参见图2所示,本发明实施例还提供了一种相干光通信系统,包括光放大器、可变光衰减器、接收机、模数转换器和数字信号处理器。
光放大器用于对接收的光信号进行放大处理;可变光衰减器用于对光放大器放大后的信号进行衰减;接收机用于接收衰减后的光信号和本振光,并将其转换为若干组模拟电信号后进行输出;模数转换器用于将接收机输出的模拟电信号转换为数字信号。
数字信号处理器包括信号平均功率计算模块、光衰减器控制模块、信号功率补偿模块。
信号平均功率计算模块用于根据若干组数字信号实时计算得到信号平均功率值;光衰减器控制模块用于根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数;信号功率补偿模块用于根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数,并将该数字信号的补偿系数分别乘以若干组数字信号得到补偿后的数字信号,再进行输出。
在本发明实施例中,模数转换器的数量与接收机输出的模拟电信号的数量相同,一一对应,如图2所示,接收机输出四组模拟电信号,则对应有四个模数转换器,对应转换为四组数字信号,再将四组数字信号全部输入给信号平均功率计算模块。
具体地,在本发明实施例中,所述数字信号处理器还包括数字信号处理模块,其用于对补偿后的数字信号进行信号处理和解码操作,以根据实际情况得到所需的信息。
优选地,本发明实施例的相干光通信系统还包括最佳平均功率获取模块,最佳平均功率获取模块用于在手动调节可变光衰减器,使得接收机性能最佳时,获取此时的信号平均功率值,并将其作为预设的最佳平均功率。
更进一步地,在本发明实施例的相干光通信系统中,所述信号功率补偿模块根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数的具体计算公式为:
B=Pbest/Pavr
式中,B为数字信号的补偿系数,Pbest为预设的最佳平均功率,Pavr为信号平均功率值。
在本发明实施例中,信号功率补偿模块的输入为若干组数字信号,在计算时,若干组数字信号以一维数组的形式进行输入,在乘以补偿系数后,得到补偿后的数字信号。
更进一步地,在本发明实施例的相干光通信系统还包括阈值获取模块,其用于在手动调节可变光衰减器,观察接收机的误码率等指标的变化,使得接收机性能最佳,获取此时的信号平均功率值,将其作为预设的最佳平均功率Pbest,并设置两个比例系数,分别记为A1和A2;然后,再计算得到最高阈值为(1+A1)Pbest,最低阈值为(1-A2)Pbest。
上述比例系数A1和A2根据调试结果进行选择即可,且A1和A2取值范围为0~1。
更进一步地,在本发明实施例的相干光通信系统中,所述光衰减器控制模块根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数的具体过程为:
当信号平均功率值大于所述最高阈值时,即当Pavr>(1+A1)Pbest时,增大衰减系数;
当信号平均功率值小于所述最低阈值时,即当Pavr<(1-A2)Pbest时,减小衰减系数;
当信号平均功率位于所述最高阈值和最低阈值之间时,保持衰减系数不变。
本发明实施例的相干光通信系统,根据信号平均功率值来调节可变光衰减器的衰减系数,以抵消掉大部分功率变化,使得接收机接收到的信号光功率可以一直维持在接收机的工作范围内,同时,根据信号平均功率值和最佳平均功率得到数字信号的补偿系数,然后对每个数字信号进行补偿,可以消除残余振荡,从而使得接收机性能更好。
本发明不局限于上述实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种消除相干光通信系统功率振荡的方法,其特征在于,包括步骤:
对接收的光信号进行放大后,通过可变光衰减器进行信号衰减,将衰减后的光信号和本振光一起输入到接收机中,接收机输出若干组模拟电信号,并将若干组模拟电信号转换为对应的数字信号;
根据若干组数字信号实时计算得到信号平均功率值;
根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数;同时,
根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数,并将该数字信号的补偿系数分别乘以若干组数字信号后进行输出。
2.如权利要求1所述的消除相干光通信系统功率振荡的方法,其特征在于,所述根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数的具体计算公式为:
B=Pbest/Pavr
式中,B为数字信号的补偿系数,Pbest为预设的最佳平均功率,Pavr为信号平均功率值。
3.如权利要求2所述的消除相干光通信系统功率振荡的方法,其特征在于,在根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数之前,还包括步骤:
手动调节可变光衰减器,使得接收机性能最佳,获取此时的信号平均功率值,将其作为预设的最佳平均功率。
4.如权利要求1所述的消除相干光通信系统功率振荡的方法,其特征在于,所述预设的阈值包括最高阈值和最低阈值,所述根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数的具体步骤包括:
当信号平均功率值大于所述最高阈值时,增大衰减系数;
当信号平均功率值小于所述最低阈值时,减小衰减系数;
当信号平均功率位于所述最高阈值和最低阈值之间时,保持衰减系数不变。
5.如权利要求4所述的消除相干光通信系统功率振荡的方法,其特征在于,在根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数之前,还包括步骤:
手动调节可变光衰减器,使得接收机性能最佳,获取此时的信号平均功率值,将其作为预设的最佳平均功率Pbest;
设置两个比例系数,分别记为A1和A2;
计算得到最高阈值为(1+A1)Pbest,最低阈值为(1-A2)Pbest。
6.一种相干光通信系统,其特征在于,包括:
光放大器,其用于对接收的光信号进行放大处理;
可变光衰减器,其用于对光放大器放大后的信号进行衰减;
接收机,其用于接收衰减后的光信号和本振光,并将其转换为若干组模拟电信号后进行输出;
模数转换器,其用于将接收机输出的模拟电信号转换为数字信号;
数字信号处理器,其包括:
信号平均功率计算模块,其用于根据若干组数字信号实时计算得到信号平均功率值;
光衰减器控制模块,其用于根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数;
信号功率补偿模块,其用于根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数,并将该数字信号的补偿系数分别乘以若干组数字信号得到补偿后的数字信号,再进行输出。
7.如权利要求6所述的相干光通信系统,其特征在于,所述数字信号处理器还包括:
数字信号处理模块,其用于对补偿后的数字信号进行信号处理和解码操作。
8.如权利要求6所述的相干光通信系统,其特征在于,所述信号功率补偿模块根据预设的最佳平均功率和信号平均功率值,得到数字信号的补偿系数的具体计算公式为:
B=Pbest/Pavr
式中,B为数字信号的补偿系数,Pbest为预设的最佳平均功率,Pavr为信号平均功率值。
9.如权利要求6所述的相干光通信系统,其特征在于,还包括:
最佳平均功率获取模块,其用于在手动调节可变光衰减器,使得接收机性能最佳时,获取此时的信号平均功率值,并将其作为预设的最佳平均功率。
10.如权利要求6所述的相干光通信系统,其特征在于,所述光衰减器控制模块根据预设的阈值和信号平均功率值,调节所述可变光衰减器的衰减系数的具体过程为:
当信号平均功率值大于所述最高阈值时,增大衰减系数;
当信号平均功率值小于所述最低阈值时,减小衰减系数;
当信号平均功率位于所述最高阈值和最低阈值之间时,保持衰减系数不变。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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