CN114944874A - 面向16qam信号的并行全光快速模式匹配装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置及方法，其中，所述装置包括：输入单元接收16QAM信号；压缩单元将输入的16QAM信号压缩为8路BPSK信号；匹配单元对8路BPSK信号进行模式匹配，并输出16路匹配结果；光开关单元选择与目标信号对应的匹配结果；延迟单元将开关模块选择的匹配结果的信号延迟至相同时刻；与门单元输出16QAM信号与目标信号的最终匹配结果。本申请提供的装置可应用于光网络的安全防护，能够支持16QAM高阶调制格式，其并联结构保证了整个装置的匹配速度，本申请提供的装置不需要经过循环迭代的过程，保证了系统中噪声的积累较低，同时也保证了信号的输出质量，解决了相关技术中匹配装置的匹配速度低、无法适用于高阶调制格式的问题。

Description

面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置以及方法

技术领域

本申请涉及光网络安全技术领域，尤其涉及一种面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置以及方法。

背景技术

光网络作为整个通信系统中的物理链路层，因其传输介质封闭绝缘，通信容量大和可靠性高等特点，被认为具有较高的安全性，针对传输业务的安全防御措施通常在电层实现，且由于光网络在传输、交换及管控等方面的研究和设计主要考虑透明开放和互联互通，导致光网络的安全性一直被忽略。

在电层处理信号时需要进行光电变换，而且电子防火墙的处理速度较慢，所以，仅仅在电层对传输数据进行入侵检测和安全防御不能适应光网络高速、大容量、低时延的传输特征，需要将防火墙功能进行光层的延伸，直接在光层进行入侵检测和防御手段的实施，设计支持全光信息处理的光子防火墙，然而相关技术中全光匹配的光子防火墙还存在无法适用于高阶调制格式等缺陷。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置以及方法。

基于上述目的，本申请提供了一种面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置，包括依次串联设置的输入单元、压缩单元、匹配单元、光开关单元、延迟单元以及与门单元，其中：所述输入单元被配置为接收16QAM信号；所述压缩单元包括并联设置的第一支路、第二支路、第三支路以及第四支路，所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路均被配置为将所述16QAM信号压缩为2路BPSK信号，组成共8路所述BPSK信号；所述匹配单元与所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路连接，所述匹配单元被配置为对8路所述BPSK信号进行模式匹配，所述匹配单元对1路BPSK信号进行匹配得到并输出2路匹配结果，所述匹配单元总共得到并输出16路所述匹配结果；所述光开关单元与所述匹配单元串联连接，所述光开关单元被配置为选择与目标信号所对应的所述BPSK信号的所述匹配结果，所述目标信号为预先设置的；所述延迟单元与所述光开关单元串联连接，所述延迟单元被配置为将所述开关模块选择的所述匹配结果的信号延迟至相同时刻；所述与门单元与所述延迟单元串联连接，所述与门单元被配置为将所述光开关单元选择的所述匹配结果两两作与运算，得到并输出所述16QAM信号与所述目标信号的最终匹配结果。

可选地，所述16QAM信号包括4路QPSK信号，1路所述QPSK信号包括2路所述BPSK信号；所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路均包括串联设置的二阶相位压缩子单元与一阶相位压缩子单元，所述一阶相位压缩子单元包括并联设置的第一一阶相位压缩模块以及第二一阶相位压缩模块；所述二阶相位压缩子单元被配置为去除所述16QAM信号中的3路所述QPSK信号，剩余1路所述QPSK信号；所述第一一阶相位压缩模块以及所述第二一阶相位压缩模块均被配置为去除所述1路QPSK信号中的1路所述BPSK信号，剩余1路所述BPSK信号。

可选地，所述二阶相位压缩子单元包括串联设置的第一二阶相位压缩模块、第二二阶相位压缩模块以及第三二阶相位压缩模块；所述第一二阶相位压缩模块被配置为去除所述16QAM信号中的1路所述QPSK信号，剩余3路所述QPSK信号；所述第二二阶相位压缩模块被配置为去除所述3路QPSK信号中的1路所述QPSK信号，剩余2路所述QPSK信号；所述第三二阶相位压缩模块被配置为去除所述2路QPSK信号中的1路所述QPSK信号，剩余1路所述QPSK信号。

可选地，所述第一二阶相位压缩模块、所述第二二阶相位压缩模块以及所述第三二阶相位压缩模块均包括串联设置的主压缩支路以及第三压缩支路；所述主压缩支路包括并联设置的第一压缩支路以及第二压缩支路，所述第一压缩支路、所述第二压缩支路以及所述第三压缩支路均包括依次串联设置的高非线性光纤、滤波器以及掺铒光纤放大器，所述高非线性光纤被配置为产生一个新的信号，所述滤波器被配置为对输入的信号进行滤波，所述掺铒光纤放大器被配置为调整输入的信号的功率以及幅度。

可选地，1路所述BPSK信号包括2个信号状态，所述匹配单元包括多个并联设置的匹配模块，2个所述匹配模块被配置为对1路所述BPSK信号中的所述2个信号状态分别进行匹配，并输出2路所述匹配结果。

可选地，所述光开关单元包括多个并联设置的光开关，所述光开关的数量与所述目标信号的位数相同，每个所述光开关均与所有所述匹配模块串联连接，每个所述光开关均被配置为根据所述目标信号在多个所述匹配模块输出的所述匹配结果中选择一个所述匹配结果；所述延迟单元包括多个并联设置的延迟线，每个所述延迟线与一个所述光开关串联连接，每个所述延迟线的延迟时间为根据与其连接的所述光开关的位置确定的。

可选地，所述与门单元还被配置为：将所述光开关单元选择的所述匹配结果两两作与运算，响应于运算结果中包括高电平输出信号，输出所述16QAM信号中包含所述目标信号的最终匹配结果以及所述高电平输出信号的位置，所述高电平输出信号的位置即为所述目标信号的最后一位信号在所述16QAM信号中的位置。

基于同一种发明构思，本申请还提供了一种面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配方法，所述方法任一项所述的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置执行，所述装置包括依次串联设置的输入单元、压缩单元、匹配单元、光开关单元、延迟单元以及与门单元，所述压缩单元包括并联设置的第一支路、第二支路、第三支路以及第四支路，所述方法的执行步骤包括：利用所述输入单元接收16QAM信号；利用所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路分别将所述16QAM信号压缩为8路BPSK信号；利用所述匹配单元为对8路所述BPSK信号进行模式匹配，所述匹配单元对1路BPSK信号进行匹配得到并输出2路匹配结果，所述匹配单元总共得到并输出16路所述匹配结果；利用所述光开关单元选择与目标信号所对应的所述BPSK信号的所述匹配结果，所述目标信号为预先设置的；利用所述延迟单元将所述开关模块选择的所述匹配结果的信号延迟至相同时刻；利用所述与门单元将所述光开关单元选择的所述匹配结果两两作与运算，得到并输出所述16QAM信号与所述目标信号的最终匹配结果。

基于同一种发明构思，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配方法。

基于同一种发明构思，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行所述面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配方法。

本申请提供的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置包括输入单元、压缩单元、匹配单元、光开关单元、延迟单元以及与门单元，所述输入单元被配置为接收16QAM信号；所述压缩单元被配置为将输入的16QAM信号压缩为2路BPSK信号，得到总共8路BPSK信号；所述匹配单元被配置为对8路所述BPSK信号进行模式匹配，并输出16路所述匹配结果；所述光开关单元被配置为选择与目标信号对应的匹配结果；所述延迟单元被配置为将所述开关模块选择的所述匹配结果的信号延迟至相同时刻；所述与门单元被配置为输出所述16QAM信号与所述目标信号的最终匹配结果。本申请提供的装置可应用于光网络的安全防护，能够支持16QAM高阶调制格式，其并联结构保证了整个装置的匹配速度，本申请提供的装置不需要经过循环迭代的过程，保证了系统中噪声的积累较低，同时也保证了信号的输出质量，解决了相关技术中匹配装置的匹配速度低、无法适用于高阶调制格式的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术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为本申请实施例面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置的示意框图；

图2为本申请实施例A输入的16QAM信号功率的示意图；

图3为本申请实施例A输入的16QAM信号相位的示意图；

图4为本申请实施例的16QAM星座图；

图5为本申请实施例的二阶相位压缩模块结构示意图；

图6为本申请实施例的一阶相位压缩模块结构示意图；

图7为本申请实施例A的二阶相位压缩原理示意图；

图8为本申请实施例A的一阶相位压缩原理示意图；

图9为本申请实施例的匹配模块结构示意图；

图10为本申请实施例A中a组四个信号状态的匹配结果示意图；

图11为本申请实施例A中b组四个信号状态的匹配结果示意图；

图12为本申请实施例A中c组四个信号状态的匹配结果示意图；

图13为本申请实施例A中d组四个信号状态的匹配结果示意图；

图14为本申请实施例A中目标信号功率的示意图；

图15为本申请实施例A中目标信号相位的示意图；

图16为本申请实施例A中光开关的输出示意图；

图17为本申请实施例A中与门模块输出的最终匹配结果示意图；

图18为本申请实施例的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配方法示意图；

图19为本申请实施例的电子设备硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

为了方便理解，下面对本公开实施例中涉及的名词进行解释：

16QAM：16Quadrature Amplitude Modulation十六进制正交幅度调制方式，本申请实施例中，每路16QAM信号包括16个信号状态；

QPSK：Quadrature Phase Shift Keying正交相移键控调制方式，本申请实施例中，每路QPSK信号包括4个信号状态；

BPSK：Binary Phase Shift Keying二进制相移键控调制方式，本申请实施例中，每路BPSK信号包括2个信号状态；

EDFA：Erbium Doped Fiber Amplifier，掺铒光纤放大器，即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子Er3+的光信号放大器；

HNLF：High Nonlinear Fiber，高非线性光纤；

FWM：Four-wave Mixing四波混频效应，四波混频效应是光纤介质三阶极化实部作用产生的一种光波间耦合效应，是因不同波长的两个或三个光波相互作用而导致在其它波长上产生所谓混频产物，或边带的新光波。

相关技术中，目前电子防火墙技术已经发展的比较成熟，能够在电层对网络中的可能存在的风险和攻击进行甄别和过滤。但是如果想要将防火墙用于光网络的节点，需要对光信号进行光电变换，不仅会增加信号传输的耗时，还会造成较大的资源消耗。除此之外，由于电子瓶颈的存在，电子防火墙的处理速度存在一个上限，如果需要处理运营商骨干网、数据中心、大型企业网络边界等网络应用环境中的超高速率光信号就需要部署多个电子防火墙进行并行处理，这大大增加了系统的能耗和复杂度。仅仅在电层对传输数据进行入侵检测和安全防御不能适应光网络高速、大容量、低时延的传输特征，需要将防火墙功能进行光层的延伸，直接在光层进行入侵检测和防御手段的实施，设计支持全光信息处理的光子防火墙。针对光网络安全问题，一系列安全防护措施被提出，主要包括：光码分多址技术、量子加密通信技术、混沌加密技术、节点安全加固技术、入侵检测技术、光子防火墙等，其中，光子防火墙是对针对光纤携带信息的安全性进行检测。

光子防火墙是一种依据已经设定的安全策略在光层实现入侵检测和安全防护的设备。光子防火墙由全光器件组成，工作过程中不需要进行光/电/光的转换，这大大降低了系统的能耗，减少了系统的成本。并且，光子防火墙不受电子瓶颈的限制，可以实现对100Gbps以上传输速率光信号的识别和防护。作为光子防火墙中关键技术之一，全光模式匹配可以用来快速识别和定位输入光信号中违反了网络规范的非法序列，通过将匹配结果传给后续安全模块可以实现对光网络的保护。目前关于光子防火墙以及全光模式匹配的研究主要适用于低阶调制格式，并且以一种串行的匹配结构为主。

光子防火墙与电子防火墙相比具有处理速度快，能耗低的优势，是未来维护光网络安全的重要手段。然而目前全光匹配还存在无法适用于高阶调制格式等缺陷，具体展开如下。

(1)串行的匹配结构随着匹配位数的增加耗时增加较多

对于串行匹配结构来说，此种结构的工作原理是将数据序列循环成多个周期，每个周期分别与一位目标匹配，然后将匹配得到的结果延迟相与，得到最终的匹配结果。可以看出，随着匹配位数的增加，匹配耗时将会成倍地增加，每多匹配一位数据，时间消耗将延长数据序列一个周期的长度。除此之外，随着循环次数的增加，噪声等影响因素也会逐渐积累，进而影响信号的质量。

(2)没有适用于高阶正交幅度调制格式的匹配系统

“光信号线速安全监控”项目研究的是面向二进制振幅键控(On-Off Keying，OOK)调制格式的模式匹配，然而当前互联网内的流量呈现爆发式增长，带宽资源日益紧张，信号以低阶调制格式进行传输时无法充分利用带宽资源。

综上所述，面向未来高速大容量的光网络安全需求，迫切需要一种更加快速的面向16QAM调制格式的匹配装置，来建立新一代安全可靠的光网络，为未来信息通信产业安全信息传输提供强力支撑。

十六进制正交幅度调制(16Quadrature Amplitude Modulation，16QAM)作为一种高阶调制格式，其带宽效率为OOK调制格式的4倍。相比于其他高阶调制格式，在相同的输入信噪比条件下，QAM调制格式具有更高的输出信噪比和更低的误符号率。且对于16QAM调制格式的研究也比较成熟，适用于16QAM调制格式的匹配系统可以作为全光匹配系统的研究方向。

并且对于并行的匹配结构来说，匹配时间仅是随着数据长度的增加而增加，例如数据序列增加一位，那么匹配耗时也就增加一个符号的时间。所以随着数据序列长度的增加，并行结构的优势将逐渐显现。

综上所述，本申请一个实施例提供了一种面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置，相比于低阶调制格式，16QAM调制格式能够在相同的带宽消耗下传输更多的数据，符合当前大数据时代互联网的需求。

有鉴于此，本申请的一个实施例提供了一种面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置，如图1所示，包括依次串联设置的输入单元10、压缩单元20、匹配单元30、光开关单元40、延迟单元50以及与门单元60，其中：

所述输入单元10被配置为接收16QAM信号。具体实施时，所述16QAM信号为一段持续时间为M*T的光信号，其中M为数据序列的长度，T为单个符号的持续时间。在实际通信系统中由外界输入，仿真时使用两组幅度调制器加相位调制器通过IQ调制产生。

所述压缩单元20包括并联设置的第一支路、第二支路、第三支路以及第四支路，所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路均被配置为将所述16QAM信号压缩为2路BPSK信号，组成共8路所述BPSK信号。

所述匹配单元30与所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路连接，所述匹配单元被配置为对8路所述BPSK信号进行模式匹配，所述匹配单元对1路BPSK信号进行匹配得到并输出2路匹配结果，所述匹配单元总共得到并输出16路所述匹配结果。

所述光开关单元40与所述匹配单元30串联连接，所述光开关单元被配置为选择与目标信号所对应的所述BPSK信号的所述匹配结果，所述目标信号为预先设置的。

所述延迟单元50与所述光开关单元40串联连接，所述延迟单元被配置为将所述开关模块选择的所述匹配结果的信号延迟至相同时刻。

所述与门单元60与所述延迟单元50串联连接，所述与门单元被配置为将所述光开关单元选择的所述匹配结果两两作与运算，得到并输出所述16QAM信号与所述目标信号的最终匹配结果。

本申请提供的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置包括输入单元、压缩单元、匹配单元、光开关单元、延迟单元以及与门单元，所述输入单元被配置为接收16QAM信号；所述压缩单元被配置为将输入的16QAM信号压缩为2路BPSK信号，得到总共8路BPSK信号；所述匹配单元被配置为对8路所述BPSK信号进行模式匹配，并输出16路所述匹配结果；所述光开关单元被配置为选择与目标信号对应的匹配结果；所述延迟单元被配置为将所述开关模块选择的所述匹配结果的信号延迟至相同时刻；所述与门单元被配置为输出所述16QAM信号与所述目标信号的最终匹配结果。本申请提供的装置可应用于光网络的安全防护，能够支持16QAM高阶调制格式，其并联结构保证了整个装置的匹配速度，本申请提供的装置不需要经过循环迭代的过程，保证了系统中噪声的积累较低，同时也保证了信号的输出质量，解决了相关技术中匹配装置的匹配速度低、无法适用于高阶调制格式的问题。

在一些实施例中，所述16QAM信号包括4路QPSK信号，1路所述QPSK信号包括2路所述BPSK信号。提供一种具体的实施例A，如图2以及图3所示，假设输入的16QAM信号为I＝{0100，1010，0010，0101，1100，1001，1011，0110，1110，0000，1111，1101，0001，0011，1000，0111}。信号的输入速率为100GBaud。16QAM信号的功率共分为三个级别，其中最内圈的信号即{0000，1000，1010，0010}的功率为1mW，中间圈的信号即{0100，0001，1001，1100，1110，1011，0011，0110}的功率为5mW，外圈信号即{0101，1101，1111，0111}的功率为9mW。16QAM调制格式的星座图可以看成由四组QPSK信号组成，如图4所示，即a组{0100，1001，1110，0011}(图4中被矩形框住的四个点)，b组{0000，1000，1010，0010}(图4中被圆形框住的四个点)，c组{0101，1101，1111，0111}(图4中被三角形框住的四个点)和d组{0001，1100，1011，0110}(图4中被菱形框住的四个点)。

在一些实施例中，所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路均包括串联设置的二阶相位压缩子单元与一阶相位压缩子单元，所述一阶相位压缩子单元包括并联设置的第一一阶相位压缩模块以及第二一阶相位压缩模块；所述二阶相位压缩子单元被配置为去除所述16QAM信号中的3路所述QPSK信号，剩余1路所述QPSK信号；所述第一一阶相位压缩模块以及所述第二一阶相位压缩模块均被配置为去除所述1路QPSK信号中的1路所述BPSK信号，剩余1路所述BPSK信号。

本实施例提供的匹配装置实现了从高阶调制格式到基本调制格式的转换，将复杂的高阶调制格式的匹配问题拆解为多个基本调制格式的匹配问题，简化了系统逻辑，并且也不需要经过循环迭代的过程，进一步保证了系统中噪声的积累较低，并进一步保证了信号的输出质量。

在一种具体的实施例中，所述二阶相位压缩子单元与一阶相位压缩子单元内部还设置有分光器，所述1路QPSK信号被分为两路输入到两个一阶相位压缩模块中进行压缩，其中每个一阶相位压缩模块均被输入所述1路QPSK信号。

在一些实施例中，所述二阶相位压缩子单元包括串联设置的第一二阶相位压缩模块、第二二阶相位压缩模块以及第三二阶相位压缩模块；所述第一二阶相位压缩模块被配置为去除所述16QAM信号中的1路所述QPSK信号，剩余3路所述QPSK信号；所述第二二阶相位压缩模块被配置为去除所述3路QPSK信号中的1路所述QPSK信号，剩余2路所述QPSK信号；所述第三二阶相位压缩模块被配置为去除所述2路QPSK信号中的1路所述QPSK信号，剩余1路所述QPSK信号。

并联设置的第一支路、第二支路、第三支路以及第四支路通过并行处理信号，进一步保证了整个装置的匹配速度，并且也不需要经过循环迭代的过程，进一步保证了系统中噪声的积累较低，同时进一步保证了信号的输出质量。

一种具体的实施例中，一个二阶相位压缩模块的作用是将1路QPSK信号即相邻两个状态相位差为90°的四个状态压缩到星座图中的原点，即去除一路QPSK信号。在实施例A中，二阶相位压缩子单元将所述16QAM信号压缩至剩余1路QPSK信号的过程如下：第一支路的二阶相位压缩子单元首先对16QAM信号c组四个状态进行压缩，然后是d组四个状态，然后是b组四个状态，此时剩下的a组{0100，1001，1110，0011}四个状态看作是一个的QPSK信号；第二支路的二阶相位压缩子单元首先对16QAM信号c组四个状态进行压缩，然后是d组四个状态，然后是a组四个状态，此时剩下的b组{0000，1000，1010，0010}四个状态看作一个QPSK信号；第三支路的二阶相位压缩子单元首先对16QAM信号d组四个状态进行压缩，然后是b组四个状态，然后是a组四个状态，此时剩下的c组{0101，1101，1111，0111}四个状态看作一个QPSK信号；第四支路的二阶相位压缩子单元首先对16QAM信号c组四个状态进行压缩，然后是b组四个状态，然后是a组四个状态，此时剩下的d组{0001，1100，1011，0110}四个状态看作一个QPSK信号。

在一种具体的实施例中，一个一阶相位压缩模块的作用是将一路BPSK信号即相位差为180°的两个状态压缩到星座图中的原点，即去除一路BPSK信号。在实施例A中，一阶相位子单元将QPSK信号压缩为BPSK信号的过程如下：第一支路的QPSK信号经过分光器后分为两路分别经过一阶相位压缩模块后可以得到{0100，1110}和{1001，0011}两路BPSK信号；第二支路的QPSK信号经过分光器后分为两路分别经过一阶相位压缩模块可以获得{0000，1010}和{1000，0010}两路BPSK信号；第三支路的QPSK信号经过分光器后分为两路分别经过一阶相位压缩模块可以得到{0101，1111}和{1101，0111}两路BPSK信号；第四支路的QPSK信号经过分光器后分为两路分别经过一阶相位压缩模块后可以得到{0001，1011}和{1100，0110}两路BPSK信号。

在一些实施例中，如图5所示，所述第一二阶相位压缩模块、所述第二二阶相位压缩模块以及所述第三二阶相位压缩模块均包括串联设置的主压缩支路以及第三压缩支路；所述主压缩支路包括并联设置的第一压缩支路以及第二压缩支路，所述第一压缩支路、所述第二压缩支路以及所述第三压缩支路均包括依次串联设置的高非线性光纤、滤波器以及掺铒光纤放大器，所述高非线性光纤被配置为产生一个新的信号，所述滤波器被配置为对输入的信号进行滤波，所述掺铒光纤放大器被配置为调整输入的信号的功率以及幅度。在一些实施例中，如图6所示，所述一阶相位压缩模块包括依次串联设置的高非线性光纤、滤波器以及掺铒光纤放大器。相位压缩模块主要利用了高非线性光纤(High NonlinearFiber,HNLF)的四波混频(Four-wave Mixing,FWM)效应。具体实施时，所述滤波器可以选用任意一种能达到相同技术效果的方式实施。

在实施例A中，如图5和图7所示，所述二阶相位压缩的原理如下：首先，五个频率位置处的信号可以分别表示为：

一次二阶相位压缩过程如下：主压缩支路首先利用HNLF生成新的信号，具体方法为首先将输入信号E_in分别与

和

作用产生两个新的信号

和

两个新的信号的频率分别为ω₀-2ω₁和ω₀+2ω₁，相位分别为

和

然后通过带通滤波器将信号

和

滤出；然后通过EDFA调整

和

的功率，然后与输入信号一起通过耦合器进入第三压缩支路。

和E_in同时进入第三压缩支路的HNLF后会在E_in位置处产生一个新的信号E_in'，其中

再通过调整EDFA参数实现对相位为

的输入信号的压缩，具体方法如下：若需要实现相位压缩，则需要E_in'的相位与E_in的相位相差π+2kπ(其中k为任意整数)，即

因为E_in'的相位只与

和

有关，不妨设

求解的结果为

将该值带回到

和

此时就会在输出端得到一个与E_in同频反相的信号，此时通过调整EDFA参数控制两个信号幅度相同，就可以实现对相位为

的输入信号的压缩。同时可以发现，将

带入公式计算

新产生的信号与输入信号相位仍然是差π，这说明与相位为

的信号同组的整组QPSK信号都会被压缩。例如对于第一支路的第一次二阶相位压缩，需要首先压缩c组的四个状态，四个状态的功率为9mW，相位分别为45°，135°，225°，315°。将

带入公式

计算得到E_p1和E_p2相位为90°。将45°，135°，225°，315°带入公式

得到对应的E_in'的相位分别为225°，-45°，-315°，-585°。可以看出新产生的E_in'的信号相位与原来输入数据信号相位相差π+2kπ，通过调整EDFA的输出光功率强度使得E_in'与E_in强度相等即可实现对c组信号状态的相位压缩。同理，可以计算得到对a、b、d组的信号进行相位压缩对应的

的值，实现对a、b、d组信号的相位压缩。

在实施例A中，对其中一组QPSK信号进行相位压缩时，其他三组QPSK信号在星座图中的位置也会变化，但是每一路QPSK信号内四个点的相对位置不会发生变化，相邻两个点之间相位仍是相差90°。例如对于第一序列信号经过第一次相位压缩后，c组信号状态被压缩。对于d组来说，d组四个状态的功率为5mW，相位分别为：71.56°，161.56°，251.56°，341.56°，经过第一次相位压缩后，新产生的E_in'的强度为1.54mW(因为四波混频的输出信号强度与输入信号的功率乘积成正比，

和

正比于E_in，所以E_in'的功率与E_in的三次方成正比)，相位分别为：145.32°，-124.68°，-394.68°，-664.68°。通过矢量计算可以得到此时d组在星座图中的位置变为(5.63，86.79°)、(5.63，176.79°)、(5.63，-93.21°)、(5.63，-3.21°)。

在实施例A中，对于b组来说，b组四个状态的功率为1mW，相位分别为：45°，135°，225°，315°，经过第一次相位压缩后，新产生的E_in'的强度为0.01mW，相位分别为：225°，-45°，-315°，-585°。通过矢量计算可以得到此时b组在星座图中的位置变为(0.99，45°)、(0.99，135°)、(0.99，225°)、(0.99，315°)。

在实施例A中，对于a组来说，a组四个状态的功率为5mW，相位分别为：9.43°，108.43°，198.43°，288.43°，经过第一次相位压缩后，新产生的E_in'的强度为1.54mW，相位分别为：304.71°，34.71，-235.29°，-505.29°。通过矢量计算可以得到此时a组在星座图中的位置变为(5.63，3.20°)、(5.63，93.20°)、(5.63，-176.80°)、(5.63，-86.80°)。可以看出，经过第一次对c组信号状态进行相位压缩后，a，b和d组信号状态在星座图中的位置发生变化，但是仍然满足相邻状态相位差为90°。

在实施例A中，根据求得的d组信号此时在星座图中的位置可以计算得到第一支路第二次相位压缩

和

所需的相位

调整EDFA的参数使得E_in'的功率为5.63mW。此时以d组信号状态进行传输的信号被压缩到原点，b组和a组的信号再星座图中的位置再次发生变化，计算得到此时b组信号的位置为(1.02，44.63°)，(1.02，134.63°)，(1.02，-135.37°)，(1.02，-45.37°)。a组信号的位置为(2.50，80.38°)，(2.50，170.38°)，(2.50，-99.62°)，(2.50，-9.62°)。第一支路的第三个二阶相位压缩模块需要对b组信号进行压缩，

和

所需的相位

调整EDFA的输出功率为1.02mW，以b组内信号状态进行传输的信号被压缩到零点，a组信号在星座图中的位置变为(17.08，112.33°)，(17.08，-157.67°)，(17.08，-67.67°)，(17.08，22.33°)。此时第一支路完成了对以b、c、d组内信号状态进行传输信号的压缩，仅剩以a组内状态传输的信号。第二、三、四支路同理，第二支路可以得到以b组内信号状态传输的信号，其余信号全部被压缩；第三支路可以得到以c组内信号状态传输的信号，其余信号全部被压缩；第四支路可以得到以d组内信号状态传输的信号，其余信号全部被压缩。

在实施例A中，如图6和图8所示，一阶相位压缩与二阶相位压缩原理相似，一次一阶相位压缩过程如下：首先利用HNLF生成一个新的信号，具体过程如下：利用FWM效应产生一个与输入信号同频相位差为π+2kπ的信号。如图8所示，新产生的信号的相位为

不妨设需要经过一阶相位压缩的一路QPSK信号的相位为

将

带入

的计算公式并令

(k为任意常数)，解得

再通过调整EDFA参数控制两个信号幅度，使新产生的信号与输入信号的功率相同，此时将

和

带入

的计算公式分别得到

和

将

带入

的计算公式分别得到

和

可以看到对相位为

和

的输入信号来说，新产生的信号相位与原信号相差π，对于相位为

和

的输入信号，新产生的信号相位与原信号相同，这就实现了对

四个状态中

和

的相位压缩。

在实施例A中，对于经过二阶相位压缩的a组信号状态来说，其现在的四个信号状态为(17.08，112.33°)，(17.08，-157.67°)，(17.08，-67.67°)，(17.08，22.33°)，将

带入公式求得

通过调整EDFA的参数可以使得E_in'的功率与为17.08mW，此时(17.08，112.33°)和(17.08，-67.67°)两个信号状态被压缩。对于(17.08，-157.67°)和(17.08，22.33°)两个信号状态来说

这两个信号状态被放大。这就实现了对1路QPSK信号中一路BPSK信号的压缩，而另外一路BPSK信号被放大，即去除所述1路QPSK信号中的1路所述BPSK信号，剩余1路所述BPSK信号。压缩另外两个信号状态同理。在实际传输过程中由于自相位调制等效应的存在，信号的实际相位会发生一定的变化，可根据信号分析仪的输出对光相位和强度进行调整。

在一些实施例中，1路所述BPSK信号包括2个信号状态，所述匹配单元包括多个并联设置的匹配模块，2个所述匹配模块被配置为对1路所述BPSK信号中的所述2个信号状态分别进行匹配，并输出2路所述匹配结果。在一种具体的实施例中，所述匹配单元共输出16路匹配结果，分别对应着输入的16QAM信号与16QAM星座图中16个状态的匹配结果。

具体实施时，所述匹配模块包括BPSK信号匹配模块。

在一种具体的实施例中，如图9所示，匹配模块的输入信号为经过相位压缩后BPSK信号和待匹配信号。其中待匹配信号是一段全部为某一信号状态的序列，例如匹配16QAM星座图中的0010状态，则待匹配信号所有符号位均为0010，且待匹配信号序列长度与输入的16QAM信号等长。输入的16QAM信号经过相位压缩到达模式匹配模块后，有14个信号状态被压缩，仅剩两个信号状态，且两个信号状态的相位差为π。

具体实施时，因为所述待匹配信号为固定功率和相位的信号，所以使用一组相位调制器就可以实现。在实施例A中，所述待匹配信号共有16路，每一路的输出为16QAM信号在星座图中的一个状态，持续时间长度为M*T。

在实施例A中，如图9所示，第一支路的16QAM信号经过相位压缩后只剩下了{0100，1110}两个信号状态，当输入的16QAM信号为其他信号状态时经过相位压缩后输出幅度为0mW。待匹配信号序列为{0100，0100，···0100}，首先，经过相位压缩后的信号与待匹配序列共同进入一个耦合器，在耦合器内发生干涉作用，当输入信号为0100时，干涉相长；当输入信号为1110时，干涉相消。当输入信号为其他数据时，经过相位压缩后信号幅度被压缩到0mW，此时只有待匹配信号进入耦合器，不发生任何变化，为了滤除此种情况，再将经过相位压缩后的信号与耦合器的输出共同进入一个与门，与门的输出即为输入的BPSK信号与{0100}的匹配结果。由于与门需要两个输入信号具有不同的频率，因此需要对经过相位压缩后BPSK信号进行波长转换。后续与每一位的匹配结果同理，最后可以分别得到输入数据信号与16个状态的匹配结果。图10至图13分别示出了输入的16QAM信号序列与16QAM星座图中的所有信号状态的匹配结果。其中图10对应的是输入的16QAM信号序列与{0100，1110，1001，0011}四个信号状态的匹配结果，可以看出，匹配结果分别在输入的16QAM信号序列中定位到了这四个信号状态的位置。同理，图11、12和13分别对应输入的16QAM信号序列与{0000，1010，1000，0010}、{0101，1111，1101，0111}和{0001，1011，1100，0110}这些信号状态的匹配结果。这就实现了对16QAM调制格式的输入数据信号内所有信号状态的定位。

在一些实施例中，所述光开关单元包括多个并联设置的光开关，所述光开关的数量与所述目标信号的位数相同，每个所述光开关均与所有所述匹配模块串联连接，每个所述光开关均被配置为根据所述目标信号在多个所述匹配模块输出的所述匹配结果中选择一个所述匹配结果。

一种具体的实施例中，例如目标信号的第一位为{0010}，则第一个光开关选择16QAM信号与{0010}的匹配结果作为输出，目标信号的第二位为{0101}，则第二个光开关选择16QAM信号与{0101}的匹配结果作为输出，后续所有光开关同理。

在实施例A中，如图14和图15所示，设目标信号为{0010，0101，1100，1001，1011，0110，1110，0000}，对应着实施例A中输入的16QAM信号的第三位到第十位。八个光开关分别对应的输出波形如图16所示，光开关的配置由目标序列决定，目标序列为{0010，0101，1100，1001，1011，0110，1110，0000}，因此，第一个光开关选择输入的16QAM信号序列与状态{0010}的匹配结果，第二个光开关选择与{0101}的匹配结果，以此类推，直到配置完所有的光开关。如图16所示，可以看出每一路高电平的位置正好对应待匹配目标位在数据序列中的位置。

在一些实施例中，所述延迟单元包括多个并联设置的延迟线，每个所述延迟线与一个所述光开关串联连接，每个所述延迟线的延迟时间为根据与其连接的所述光开关的位置确定的。

具体实施时，如果所有的匹配结果没有处于同一时刻，就无法用于后续与门阵列的运算，因此需要通过使用延迟线将每一位的匹配结果延迟到相同的时刻。光开关k对应的延迟长度为(N-k)T，其中，k为光开关位置，也是对应匹配位在目标信号中的位置，N为目标信号位数，T为单个符号的持续时间。

在实施例A中，由于输入16QAM信号的波特率为100Gbaud，为了将不同路的匹配结果延迟到相同时刻，第一位光开关的匹配结果需经过70ps的延迟，第二位光开关的匹配结果经过60ps的延迟，以此类推，第七位光开关的匹配结果经过10ps的延迟，第八位光开关的匹配结果不需要经过延迟。

在一些实施例中，所述与门单元还被配置为：将所述光开关单元选择的所述匹配结果两两作与运算，响应于运算结果中包括高电平输出信号，输出所述16QAM信号中包含所述目标信号的最终匹配结果以及所述高电平输出信号的位置，所述高电平输出信号的位置即为所述目标信号的最后一位信号在所述16QAM信号中的位置。

在一种具体的实施例中，若与门模块的输出最终匹配结果在位置P为高电平，则说明输入与门模块的N路信号在位置P处均为高电平，代表着输入的16QAM信号与目标信号的每一位都匹配成功，即在输入的16QAM信号中找到了目标信号。若输出最终匹配结果不包含高电平，则表示输入的16QAM信号序列中不包含目标信号序列。在实施例A中，与门输出的最终匹配结果如图17所示。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配方法，所述方法使用任一项所述的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置执行，所述装置包括依次串联设置的输入单元、压缩单元、匹配单元、光开关单元、延迟单元以及与门单元，所述压缩单元包括并联设置的第一支路、第二支路、第三支路以及第四支路，如图18所示，所述方法包括：

S101、利用所述输入单元接收16QAM信号。

S102、利用所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路将所述16QAM信号压缩为8路BPSK信号。

S103、利用所述匹配单元为对8路所述BPSK信号进行模式匹配，所述匹配单元对1路BPSK信号进行匹配得到并输出2路匹配结果，所述匹配单元总共得到并输出16路所述匹配结果。

S104、利用所述光开关单元选择与目标信号所对应的所述BPSK信号的所述匹配结果，所述目标信号为预先设置的。

S105、利用所述延迟单元将所述开关模块选择的所述匹配结果的信号延迟至相同时刻。

S106、利用所述与门单元将所述光开关单元选择的所述匹配结果两两作与运算，得到并输出所述16QAM信号与所述目标信号的最终匹配结果。

本申请提供的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配方法包括：利用所述输入单元接收16QAM信号、利用压缩单元将输入的16QAM信号压缩为8路BPSK信号，利用匹配单元得到16路BPSK信号的匹配结果，利用光开关单元选择与目标信号对应的匹配结果，再将匹配结果通过延迟单元传送至与门单元，利用与门单元输出16QAM信号与目标信号的最终匹配结果。本申请提供的方法可应用于光网络的安全防护，能够支持16QAM高阶调制格式，其并联结构保证了整个装置的匹配速度，本申请提供的装置不需要经过循环迭代的过程，保证了系统中噪声的积累较低，同时也保证了信号的输出质量，解决了相关技术中匹配装置的匹配速度低、无法适用于高阶调制格式的问题。

在一些实施例中，所述16QAM信号包括4路QPSK信号，1路所述QPSK信号包括2路所述BPSK信号；所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路均包括串联设置的二阶相位压缩子单元与一阶相位压缩子单元，所述一阶相位压缩子单元包括并联设置的第一一阶相位压缩模块以及第二一阶相位压缩模块；所述S102包括：

S201、利用所述二阶相位压缩子单元去除所述16QAM信号中的3路所述QPSK信号，剩余1路所述QPSK信号。

S202、利用所述第一一阶相位压缩模块以及所述第二一阶相位压缩模块将所述1路QPSK信号分为2路所述BPSK信号。

在一些实施例中，所述二阶相位压缩子单元包括串联设置的第一二阶相位压缩模块、第二二阶相位压缩模块以及第三二阶相位压缩模块，所述S201包括：

S301、利用所述第一二阶相位压缩模块去除所述16QAM信号中的1路所述QPSK信号，剩余3路所述QPSK信号。

S302、利用所述第二二阶相位压缩模块去除所述3路QPSK信号中的1路所述QPSK信号，剩余2路所述QPSK信号。

S303、利用所述第三二阶相位压缩模块去除所述2路QPSK信号中的1路所述QPSK信号，剩余1路所述QPSK信号。

在一些实施例中，所述第一二阶相位压缩模块、所述第二二阶相位压缩模块以及所述第三二阶相位压缩模块均包括串联设置的主压缩支路以及第三压缩支路；所述主压缩支路包括并联设置的第一压缩支路以及第二压缩支路，所述第一压缩支路、所述第二压缩支路以及所述第三压缩支路均包括依次串联设置的高非线性光纤、滤波器以及掺铒光纤放大器，所述高非线性光纤被配置为产生一个新的信号，所述滤波器被配置为对输入的信号进行滤波，所述掺铒光纤放大器被配置为调整输入的信号的功率以及幅度。

在一些实施例中，1路所述BPSK信号包括2个信号状态，所述匹配单元包括多个并联设置的匹配模块，所述S103包括：利用2个所述匹配模块对1路所述BPSK信号中的所述2个信号状态分别进行匹配，并输出2路所述匹配结果。

在一些实施例中，所述光开关单元包括多个并联设置的光开关，所述光开关的数量与所述目标信号的位数相同，每个所述光开关均与所有所述匹配模块串联连接，所述S104包括：利用每个所述光开关均根据所述目标信号在多个所述匹配模块输出的所述匹配结果中选择一个所述匹配结果。

在一些实施例中，所述延迟单元包括多个并联设置的延迟线，每个所述延迟线与一个所述光开关串联连接，每个所述延迟线的延迟时间为根据与其连接的所述光开关的位置确定的。

在一些实施例中，所述S106包括：利用所述与门单元将所述光开关单元选择的所述匹配结果两两作与运算，响应于运算结果中包括高电平输出信号，输出所述16QAM信号中包含所述目标信号的最终匹配结果以及所述高电平输出信号的位置，所述高电平输出信号的位置即为所述目标信号的最后一位信号在所述16QAM信号中的位置。

上述实施例的方法使用前述任一实施例中相应的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置，并且具有相应的装置实施例的有益效果，在此不再赘述。

需要说明的是，本申请实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本申请实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

需要说明的是，上述对本申请的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任意一实施例所述的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配方法。

图19示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1910、存储器1920、输入/输出接口1930、通信接口1940和总线1950。其中处理器1910、存储器1920、输入/输出接口1930和通信接口1940通过总线1950实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器1910可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。

存储器1920可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1920可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1920中，并由处理器1910来调用执行。

输入/输出接口1930用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入/输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口1940用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

总线1950包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1910、存储器1920、输入/输出接口1930和通信接口1940)之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1910、存储器1920、输入/输出接口1930、通信接口1940以及总线1950，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配方法。

本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本申请实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置，其特征在于，包括依次串联设置的输入单元、压缩单元、匹配单元、光开关单元、延迟单元以及与门单元，其中：

所述输入单元被配置为接收16QAM信号；

所述压缩单元包括并联设置的第一支路、第二支路、第三支路以及第四支路，所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路均被配置为将所述16QAM信号压缩为2路BPSK信号，组成共8路所述BPSK信号；

所述匹配单元与所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路连接，所述匹配单元被配置为对8路所述BPSK信号进行模式匹配，所述匹配单元对1路BPSK信号进行匹配得到并输出2路匹配结果，所述匹配单元总共得到并输出16路所述匹配结果；

所述光开关单元与所述匹配单元串联连接，所述光开关单元被配置为选择与目标信号所对应的所述BPSK信号的所述匹配结果，所述目标信号为预先设置的；

所述延迟单元与所述光开关单元串联连接，所述延迟单元被配置为将所述开关模块选择的所述匹配结果的信号延迟至相同时刻；

所述与门单元与所述延迟单元串联连接，所述与门单元被配置为将所述光开关单元选择的所述匹配结果两两作与运算，得到并输出所述16QAM信号与所述目标信号的最终匹配结果。

2.根据权利要求1所述的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置，其特征在于，所述16QAM信号包括4路QPSK信号，1路所述QPSK信号包括2路所述BPSK信号；

所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路均包括串联设置的二阶相位压缩子单元与一阶相位压缩子单元，所述一阶相位压缩子单元包括并联设置的第一一阶相位压缩模块以及第二一阶相位压缩模块；

所述二阶相位压缩子单元被配置为去除所述16QAM信号中的3路所述QPSK信号，剩余1路所述QPSK信号；

所述第一一阶相位压缩模块以及所述第二一阶相位压缩模块均被配置为去除所述1路QPSK信号中的1路所述BPSK信号，剩余1路所述BPSK信号。

3.根据权利要求2所述的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置，其特征在于，所述二阶相位压缩子单元包括串联设置的第一二阶相位压缩模块、第二二阶相位压缩模块以及第三二阶相位压缩模块；

所述第一二阶相位压缩模块被配置为去除所述16QAM信号中的1路所述QPSK信号，剩余3路所述QPSK信号；

所述第二二阶相位压缩模块被配置为去除所述3路QPSK信号中的1路所述QPSK信号，剩余2路所述QPSK信号；

所述第三二阶相位压缩模块被配置为去除所述2路QPSK信号中的1路所述QPSK信号，剩余1路所述QPSK信号。

4.根据权利要求3所述的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置，其特征在于，所述第一二阶相位压缩模块、所述第二二阶相位压缩模块以及所述第三二阶相位压缩模块均包括串联设置的主压缩支路以及第三压缩支路；

所述主压缩支路包括并联设置的第一压缩支路以及第二压缩支路，所述第一压缩支路、所述第二压缩支路以及所述第三压缩支路均包括依次串联设置的高非线性光纤、滤波器以及掺铒光纤放大器，所述高非线性光纤被配置为产生一个新的信号，所述滤波器被配置为对输入的信号进行滤波，所述掺铒光纤放大器被配置为调整输入的信号的功率以及幅度。

5.根据权利要求1所述的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置，其特征在于，1路所述BPSK信号包括2个信号状态，所述匹配单元包括多个并联设置的匹配模块，2个所述匹配模块被配置为对1路所述BPSK信号中的所述2个信号状态分别进行匹配，并输出2路所述匹配结果。

6.根据权利要求5所述的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置，其特征在于，所述光开关单元包括多个并联设置的光开关，所述光开关的数量与所述目标信号的位数相同，每个所述光开关均与所有所述匹配模块串联连接，每个所述光开关均被配置为根据所述目标信号在多个所述匹配模块输出的所述匹配结果中选择一个所述匹配结果；

所述延迟单元包括多个并联设置的延迟线，每个所述延迟线与一个所述光开关串联连接，每个所述延迟线的延迟时间为根据与其连接的所述光开关的位置确定的。

7.根据权利要求1所述的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置，其特征在于，所述与门单元还被配置为：

将所述光开关单元选择的所述匹配结果两两作与运算，响应于运算结果中包括高电平输出信号，输出所述16QAM信号中包含所述目标信号的最终匹配结果以及所述高电平输出信号的位置，所述高电平输出信号的位置即为所述目标信号的最后一位信号在所述16QAM信号中的位置。

8.一种面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配方法，其特征在于，使用权利要求1至7任一项所述的面向16QAM信号的并行全光快速模式匹配装置执行，所述装置包括依次串联设置的输入单元、压缩单元、匹配单元、光开关单元、延迟单元以及与门单元，所述压缩单元包括并联设置的第一支路、第二支路、第三支路以及第四支路，所述方法的执行步骤包括：

利用所述输入单元接收16QAM信号；

利用所述第一支路、所述第二支路、所述第三支路以及所述第四支路将所述16QAM信号压缩为8路BPSK信号；

利用所述匹配单元为对8路所述BPSK信号进行模式匹配，所述匹配单元对1路BPSK信号进行匹配得到并输出2路匹配结果，所述匹配单元总共得到并输出16路所述匹配结果；

利用所述光开关单元选择与目标信号所对应的所述BPSK信号的所述匹配结果，所述目标信号为预先设置的；

利用所述延迟单元将所述开关模块选择的所述匹配结果的信号延迟至相同时刻；

利用所述与门单元将所述光开关单元选择的所述匹配结果两两作与运算，得到并输出所述16QAM信号与所述目标信号的最终匹配结果。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求8所述方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求8所述方法。

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