CN112565138B - 一种信号调制传输方法及装置 - Google Patents

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CN112565138B CN202011459575.1A CN202011459575A CN112565138B CN 112565138 B CN112565138 B CN 112565138B CN 202011459575 A CN202011459575 A CN 202011459575A CN 112565138 B CN112565138 B CN 112565138B
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Abstract

本申请涉及一种信号调制传输方法及装置，涉及信号调制传输技术领域，该方法包括以下步骤：生成一初始信号，初始信号包括一同步序列；对预设的SP‑BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号；基于两路伪QPSK信号对初始信号进行调制，获得发送信号，并进行传输。本申请通过X偏振以及Y偏振处理，获得伪QPSK信号，再进行信号调制传输，从而实现高效的信号传输工作，满足通信系统的性能需求。

Description

一种信号调制传输方法及装置
技术领域
本申请涉及信号调制传输技术领域，具体涉及一种信号调制传输方法及装置。
背景技术
PM-QPSK调制格式在商用通信系统中得到了广泛应用，相应的PM-QPSK调制器也广泛应用于通信系统中。
单偏振的BPSK信号(SP-BPSK)，虽然同波特率情况下传输速率只有偏振复用的PM-BPSK信号的一半，但是其在同比特率情况下的性能要优于PM-BPSK信号。
如何使用单偏振的BPSK信号进行信号调制传输，在目前通信系统中是否关键，能够大大提高通信系统的传输效率。现提供一种信号调制传输技术来实现上述效果。
发明内容
本申请提供一种信号调制传输方法及装置，通过X偏振以及Y偏振处理，获得伪QPSK信号，再进行信号调制传输，从而实现高效的信号传输工作，满足通信系统的性能需求。
第一方面，本申请提供了一种信号调制传输方法，所述方法包括以下步骤：生成一初始信号，所述初始信号包括一同步序列；
对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号；
基于两路所述伪QPSK信号对所述初始信号进行调制，获得发送信号，并进行传输；
对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号中，包括以下步骤：
利用长度相同的两个旋转控制序列对所述SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号；
用于进行X偏振的所述旋转控制序列记作Cxn，经过X偏振得到的伪QPSK信号记作Dxn，当Cxn为0时，Dxn＝Dn，当Cxn为1时，
Figure GDA0003996631850000021
用于进行Y偏振的所述旋转控制序列记作Cyn，经过Y偏振得到的伪QPSK信号记作Dyn，当Cyn为0时，Dyn＝Dn，当Cyn为1时，
Figure GDA0003996631850000022
其中，
所述SP-BPSK信号记作Dn，所述SP-BPSK信号的相位为0或π；
所述初始信号采用成帧的结构，长度为N1；
所述初始信号的开头是长度为N2的所述同步序列；
所述SP-BPSK信号的长度为N1-N2。
具体的，所述旋转控制序列以及所述SP-BPSK信号的长度均为所述初始信号的长度与所述同步序列的长度之差。
进一步的，所述方法还包括以下步骤：
接收所述发送信号，进行色散补偿和始终回复，并进行自适应均衡，获得中间处理信号；
根据所述同步序列的相关性，对所述中间处理信号进行帧同步，对帧头进行定位；
对所述中间处理信号进行逆旋转，进而对逆旋转得到的结果进行载波恢复和码元判决，完成信号解调。
具体的，所述对所述中间处理信号进行逆旋转中：
所述中间处理信号中与进行X偏振的所述旋转控制序列的输出记作Exn，其逆旋转得到的信号记作Rxn；
与进行Y偏振的所述旋转控制序列的输出记作Eyn，其逆旋转得到的信号记作Ryn；
用于进行X偏振的所述旋转控制序列记作Cxn，用于进行Y偏振的所述旋转控制序列记作Cyn；
当Cxn为0时，Rxn＝Exn，当Cxn为1时，
Figure GDA0003996631850000031
当Cyn为0时，Ryn＝Eyn，当Cyn为1时，
Figure GDA0003996631850000032
具体的，所述对所述中间处理信号进行逆旋转中：
所述中间处理信号进行逆旋转得到的结果记作Rxyn，Rxyn＝Rxn+Ryn。
第二方面，本申请提供了一种信号调制传输装置，所述装置包括：
初始信号生成模块，其用于生成一初始信号，所述初始信号包括一同步序列；
伪QPSK信号生成模块，其用于对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号；
调制传输模块，其用于基于两路所述伪QPSK信号对所述初始信号进行调制，获得发送信号，并进行传输；
所述伪QPSK信号生成模块还用于执行以下流程：
利用长度相同的两个旋转控制序列对所述SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号；
用于进行X偏振的所述旋转控制序列记作Cxn，经过X偏振得到的伪QPSK信号记作Dxn，当Cxn为0时，Dxn＝Dn，当Cxn为1时，
Figure GDA0003996631850000033
用于进行Y偏振的所述旋转控制序列记作Cyn，经过Y偏振得到的伪QPSK信号记作Dyn，当Cyn为0时，Dyn＝Dn，当Cyn为1时，
Figure GDA0003996631850000034
其中，
所述SP-BPSK信号记作Dn，所述SP-BPSK信号的相位为0或π；
所述初始信号采用成帧的结构，长度为N1；
所述初始信号的开头是长度为N2的所述同步序列；
所述SP-BPSK信号的长度为N1-N2。
进一步的，所述装置还包括：
接收处理模块，其用于接收所述发送信号，进行色散补偿和始终回复，并进行自适应均衡，获得中间处理信号；
信号定位模块，其用于根据所述同步序列的相关性，对所述中间处理信号进行帧同步，对帧头进行定位；
信号解调模块，其用于对所述中间处理信号进行逆旋转，进而对逆旋转得到的结果进行载波恢复和码元判决，完成信号解调。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
1、本申请通过X偏振以及Y偏振处理，获得伪QPSK信号，再进行信号调制传输，接收端根据调制流程进行解调，从而实现高效的信号传输工作，满足通信系统的性能需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中提供的信号调制传输方法的步骤流程图；
图2为本申请实施例中提供的信号调制传输方法的原理图；
图3为本申请实施例中提供的信号调制传输装置的结构框图。
具体实施方式
术语解释：
QPSK，Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控；
PM-QPSK，Polarization-Multiplexed Quadrature Phase Shift Keying,偏振复用正交相移键控；
BPSK，Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控；
SP-BPSK，Single-polarization Binary Phase Shift Keying，单偏振二进制相移键控；
PM-BPSK，Polarization-multiplexed Binary Phase Shift Keying，偏振复用二进制相移键控；
MR-SP-BPSK，Manipulated Rotating Single-polarization Binary PhaseShift Keying受控旋转单偏振二进制相移键控；
CMA，Constant Modulus Algorithm,恒模算法。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图对本申请的实施例作进一步详细说明。
本申请实施例提供一种信号调制传输方法及装置，通过X偏振以及Y偏振处理，获得伪QPSK信号，再进行信号调制传输，接收端根据调制流程进行解调，从而实现高效的信号传输工作，满足通信系统的性能需求。
为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：
一种信号调制传输方法，该方法包括以下步骤：
S1、生成一初始信号，初始信号包括一同步序列；
S2、对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号；
S3、基于两路伪QPSK信号对初始信号进行调制，获得发送信号，并进行传输。
以下结合附图对本申请的实施例作进一步详细说明。
第一方面，参见图1～2所示，本申请实施例提供一种信号调制传输方法，该方法包括以下步骤：
S1、生成一初始信号，初始信号包括一同步序列；
S2、对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号；
S3、基于两路伪QPSK信号对初始信号进行调制，获得发送信号，并进行传输。
需要说明的是，PM-QPSK调制格式在商用通信系统中得到了广泛应用，相应的PM-QPSK调制器也广泛应用于通信系统中，
单偏振的BPSK信号(SP-BPSK)，虽然同波特率情况下传输速率只有偏振复用的PM-BPSK信号的一半，但是其在同比特率情况下的性能要优于PM-BPSK信号；
本申请实施例中提出了一种采用相位受控旋转的方法，把SP-BPSK信号转换成MR-SP-BPSK信号，从而可以通过PM-QPSK调制器将MR-SP-BPSK信号调制到信号光上进行传输，接收端也可以使用经典的恒模算法(CMA)来对信号进行自适应均衡。
本申请通过X偏振以及Y偏振处理，获得伪QPSK信号，再进行信号调制传输，接收端根据调制流程进行解调，从而实现高效的信号传输工作，满足通信系统的性能需求。
需要说明的是，本申请实施例是用偏振旋转的方法调制一个单偏振的BPSK，即在伪QPSK信号中插入同步序列以确定每一帧的起始点。
具体的，对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号中，包括以下步骤：
利用长度相同的两个旋转控制序列对SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号。
具体的，对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号中：
SP-BPSK信号记作Dn，SP-BPSK信号的相位为0或π；
用于进行X偏振的旋转控制序列记作Cxn，经过X偏振得到的伪QPSK信号记作Dxn，当Cxn为0时，Dxn＝Dn，当Cxn为1时，
Figure GDA0003996631850000071
具体的，对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号中：
SP-BPSK信号记作Dn，SP-BPSK信号的相位为0或π；
用于进行Y偏振的旋转控制序列记作Cyn，经过Y偏振得到的伪QPSK信号记作Dyn，当Cyn为0时，Dyn＝Dn，当Cyn为1时，
Figure GDA0003996631850000081
需要说明的是，旋转控制序列以及SP-BPSK信号的长度均为初始信号的长度与同步序列的长度之差；
即初始信号采用帧结构，每帧帧长相等，记作N1；
初始信号的帧头是同步序列，其长度记作N2；
那么，旋转控制序列以及SP-BPSK信号的长度均为N1-N2。
进一步的，该方法还包括以下步骤：
S4、接收发送信号，进行色散补偿和始终回复，并进行自适应均衡，获得中间处理信号；
S5、根据同步序列的相关性，对中间处理信号进行帧同步，对帧头进行定位；
S6、对中间处理信号进行逆旋转，进而对逆旋转得到的结果进行载波恢复和码元判决，完成信号解调。
具体的，对中间处理信号进行逆旋转中：
中间处理信号中与进行X偏振的旋转控制序列的输出记作Exn，其逆旋转得到的信号记作Rxn；
与进行Y偏振的旋转控制序列的输出记作Eyn，其逆旋转得到的信号记作Ryn；
用于进行X偏振的旋转控制序列记作Cxn，用于进行Y偏振的旋转控制序列记作Cyn；
当Cxn为0时，Rxn＝Exn，当Cxn为1时，
Figure GDA0003996631850000082
当Cyn为0时，Ryn＝Eyn，当Cyn为1时，
Figure GDA0003996631850000083
具体的，对中间处理信号进行逆旋转中：
中间处理信号进行逆旋转得到的结果记作Rxyn，Rxyn＝Rxn+Ryn。
需要说明的是，该信号调制传输方法中，步骤S1～S3为该方法中的信号调制流程，步骤S4～S6为信号解调流程。
在具体实施时，首先进行信号调制流程：
发送端的初始信号采用成帧的结构，每帧帧长相等，记为N1，每帧的开头是长度记作N2的同步序列Sn，同步序列采用QPSK信号的形式。
采用两个不同的旋转控制序列Cxn和Cyn来控制两个偏振方向上信号的旋转，控制序列的长度为N1-N2；
在每一帧的初始信号中，取长度为N1-N2的原始的SP-BPSK信号，记为Dn，同时分别在旋转控制序列Cxn和Cyn的控制下进行相位受控旋转，得到两路伪QPSK信号Dxn和Dyn，分别填入XY两个偏振的数据帧的剩余位置。
相位受控旋转的方法为：原始的BPSK信号Dn，其相位为0或者π；
当Cxn为0时，Dxn＝Dn，当Cxn为1时，
Figure GDA0003996631850000091
其中，两个方向的偏振采用相同的处理方法。
最后，将Dxn、Dyn和Sn组合成数据帧，即发送信号，通过PM-QPSK调制器调制到信号光上进行传输；
而后，在进行信号解调流程：
在收端，首先接收发送信号，进行色散补偿和时钟恢复，然后采用恒模算法进行自适应均衡，然后根据同步序列的相关性，对均衡器输出的数字信号进行帧同步，找到帧头的位置。
进而，均衡器针对XY两个偏振的输出记为Exn和Eyn，根据旋转控制序列Cxn和Cyn，对Exn和Eyn进行逆旋转，得到Rxn和Ryn；
其中的逆旋转方法为：当Cxn为0时，Rxn＝Exn，当Cxn为1时，
Figure GDA0003996631850000101
两个偏振采用相同的处理方法。
进而，将Rxn和Ryn相加，即Rxyn＝Rxn+Ryn，获得逆旋转得到的结果。
最后，按照处理普通BPSK信号的方法对Rxyn进行载波恢复和码元判决，即可完成解调过程。
第二方面，参见图3所示，本申请实施例提供一种信号调制传输装置，该装置实施第一方面提供的信号调制传输方法，该装置包括：
初始信号生成模块，其用于生成一初始信号，初始信号包括一同步序列；
伪QPSK信号生成模块，其用于对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号；
调制传输模块，其用于基于两路伪QPSK信号对初始信号进行调制，获得发送信号，并进行传输。
需要说明的是，PM-QPSK调制格式在商用通信系统中得到了广泛应用，相应的PM-QPSK调制器也广泛应用于通信系统中，
单偏振的BPSK信号(SP-BPSK)，虽然同波特率情况下传输速率只有偏振复用的PM-BPSK信号的一半，但是其在同比特率情况下的性能要优于PM-BPSK信号；
本申请实施例中提出了一种采用相位受控旋转的方法，把SP-BPSK信号转换成MR-SP-BPSK信号，从而可以通过PM-QPSK调制器将MR-SP-BPSK信号调制到信号光上进行传输，接收端也可以使用经典的恒模算法(CMA)来对信号进行自适应均衡。
本申请通过X偏振以及Y偏振处理，获得伪QPSK信号，再进行信号调制传输，接收端根据调制流程进行解调，从而实现高效的信号传输工作，满足通信系统的性能需求。
需要说明的是，本申请实施例是用偏振旋转的方法调制一个单偏振的BPSK，即在伪QPSK信号中插入同步序列以确定每一帧的起始点。
具体的，对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号中：
利用长度相同的两个旋转控制序列对SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号。
具体的，对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号中：
SP-BPSK信号记作Dn，SP-BPSK信号的相位为0或π；
用于进行X偏振的旋转控制序列记作Cxn，经过X偏振得到的伪QPSK信号记作Dxn，当Cxn为0时，Dxn＝Dn，当Cxn为1时，
Figure GDA0003996631850000111
具体的，对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号中：
SP-BPSK信号记作Dn，SP-BPSK信号的相位为0或π；
用于进行Y偏振的旋转控制序列记作Cyn，经过Y偏振得到的伪QPSK信号记作Dyn，当Cyn为0时，Dyn＝Dn，当Cyn为1时，
Figure GDA0003996631850000112
需要说明的是，旋转控制序列以及SP-BPSK信号的长度均为初始信号的长度与同步序列的长度之差；
即初始信号采用帧结构，每帧帧长相等，记作N1；
初始信号的帧头是同步序列，其长度记作N2；
那么，旋转控制序列以及SP-BPSK信号的长度均为N1-N2。
进一步的，该装置还包括：
接收处理模块，其用于接收发送信号，进行色散补偿和始终回复，并进行自适应均衡，获得中间处理信号；
信号定位模块，其用于根据同步序列的相关性，对中间处理信号进行帧同步，对帧头进行定位；
信号解调模块，其用于对中间处理信号进行逆旋转，进而对逆旋转得到的结果进行载波恢复和码元判决，完成信号解调。
具体的，对中间处理信号进行逆旋转中：
中间处理信号中与进行X偏振的旋转控制序列的输出记作Exn，其逆旋转得到的信号记作Rxn；
与进行Y偏振的旋转控制序列的输出记作Eyn，其逆旋转得到的信号记作Ryn；
用于进行X偏振的旋转控制序列记作Cxn，用于进行Y偏振的旋转控制序列记作Cyn；
当Cxn为0时，Rxn＝Exn，当Cxn为1时，
Figure GDA0003996631850000121
当Cyn为0时，Ryn＝Eyn，当Cyn为1时，
Figure GDA0003996631850000122
具体的，对中间处理信号进行逆旋转中：
中间处理信号进行逆旋转得到的结果记作Rxyn，Rxyn＝Rxn+Ryn。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种信号调制传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
生成一初始信号，所述初始信号包括一同步序列；
对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号；
基于两路所述伪QPSK信号对所述初始信号进行调制，获得发送信号，并进行传输；
对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号中，包括以下步骤：
利用长度相同的两个旋转控制序列对所述SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号；
用于进行X偏振的所述旋转控制序列记作Cxn，经过X偏振得到的伪QPSK信号记作Dxn，当Cxn为0时，Dxn＝Dn，当Cxn为1时，
Figure FDA0004066931380000011
用于进行Y偏振的所述旋转控制序列记作Cyn，经过Y偏振得到的伪QPSK信号记作Dyn，当Cyn为0时，Dyn＝Dn，当Cyn为1时，
Figure FDA0004066931380000012
其中，
所述SP-BPSK信号记作Dn，所述SP-BPSK信号的相位为0或π；
所述初始信号采用成帧的结构，长度为N1；
所述初始信号的开头是长度为N2的所述同步序列；
所述SP-BPSK信号的长度为N1-N2。
2.如权利要求1所述的信号调制传输方法，其特征在于:
所述旋转控制序列以及所述SP-BPSK信号的长度均为所述初始信号的长度与所述同步序列的长度之差。
3.如权利要求1所述的信号调制传输方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
接收所述发送信号，进行色散补偿和始终回复，并进行自适应均衡，获得中间处理信号；
根据所述同步序列的相关性，对所述中间处理信号进行帧同步，对帧头进行定位；
对所述中间处理信号进行逆旋转，进而对逆旋转得到的结果进行载波恢复和码元判决，完成信号解调。
4.如权利要求3所述的信号调制传输方法，其特征在于，所述对所述中间处理信号进行逆旋转中：
所述中间处理信号中与进行X偏振的所述旋转控制序列的输出记作Exn，其逆旋转得到的信号记作Rxn；
与进行Y偏振的所述旋转控制序列的输出记作Eyn，其逆旋转得到的信号记作Ryn；
用于进行X偏振的所述旋转控制序列记作Cxn，用于进行Y偏振的所述旋转控制序列记作Cyn；
当Cxn为0时，Rxn＝Exn，当Cxn为1时，
Figure FDA0004066931380000021
当Cyn为0时，Ryn＝Eyn，当Cyn为1时，
Figure FDA0004066931380000022
5.如权利要求3所述的信号调制传输方法，其特征在于，所述对所述中间处理信号进行逆旋转中：
所述中间处理信号进行逆旋转得到的结果记作Rxyn，Rxyn＝Rxn+Ryn。
6.一种信号调制传输装置，其特征在于，所述装置包括：
初始信号生成模块，其用于生成一初始信号，所述初始信号包括一同步序列；
伪QPSK信号生成模块，其用于对预设的SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号；
调制传输模块，其用于基于两路所述伪QPSK信号对所述初始信号进行调制，获得发送信号，并进行传输；
所述伪QPSK信号生成模块还用于执行以下流程：
利用长度相同的两个旋转控制序列对所述SP-BPSK信号进行X偏振以及Y偏振，分别获得两路伪QPSK信号；
用于进行X偏振的所述旋转控制序列记作Cxn，经过X偏振得到的伪QPSK信号记作Dxn，当Cxn为0时，Dxn＝Dn，当Cxn为1时，
Figure FDA0004066931380000031
用于进行Y偏振的所述旋转控制序列记作Cyn，经过Y偏振得到的伪QPSK信号记作Dyn，当Cyn为0时，Dyn＝Dn，当Cyn为1时，
Figure FDA0004066931380000032
其中，
所述SP-BPSK信号记作Dn，所述SP-BPSK信号的相位为0或π；
所述初始信号采用成帧的结构，长度为N1；
所述初始信号的开头是长度为N2的所述同步序列；
所述SP-BPSK信号的长度为N1-N2。
7.如权利要求6所述的信号调制传输装置，其特征在于，所述装置还包括：
接收处理模块，其用于接收所述发送信号，进行色散补偿和始终回复，并进行自适应均衡，获得中间处理信号；
信号定位模块，其用于根据所述同步序列的相关性，对所述中间处理信号进行帧同步，对帧头进行定位；
信号解调模块，其用于对所述中间处理信号进行逆旋转，进而对逆旋转得到的结果进行载波恢复和码元判决，完成信号解调。
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