星座点分布最优化的相位预编码方法及矢量毫米波信号生成系统技术方案

本发明专利技术属于光载无线通信系统技术领域，具体为能够实现星座点分布最优化的相位预编码方法以及基于该方法的矢量毫米波信号生成系统。本发明专利技术的星座点分布最优化的相位预编码方法，是通过调整预编码相位因子来实现星座点分布最优化，能够促进接收端接收到的矢量信号星座点的均匀分布，从而改善探测到的矢量信号的性能。基于上述相位预编码方案的矢量毫米波信号生成系统，可以实现高稳定度、高纯度和高性能的六倍频电矢量毫米波的产生，具有执行简易、结构简单的优点，其在光载无线通信系统中的应用可以简化光载无线通信系统架构，降低光载无线通信系统成本。

Phase precoding method for optimizing constellation distribution and vector millimeter wave signal generation system

The invention belongs to the technical field of an optical wireless communication system, in particular to a phase pre coding method for optimizing the distribution of constellation points, and a vector millimeter wave signal generation system based on the method. Phase pre encoding method of the present invention constellation distribution optimization, by adjusting the pre encoding phase factor to realize the constellation distribution optimization, can promote the uniform distribution of vector signal constellation points the receiver, so as to improve the performance of vector signal detected by the. The vector generation system of millimeter wave signal of the phase encoding scheme based on pre, can achieve high stability, high purity and high performance six frequency electric vector for millimeter wave generation, has advantages of simple structure, easy implementation, the ROF systems can simplify the optical wireless communication system architecture, reduce the cost of optical wireless communication system.

【技术实现步骤摘要】
星座点分布最优化的相位预编码方法及矢量毫米波信号生成系统
本专利技术属于光载无线（Radio-over-Fiber,缩写为RoF）通信系统
，具体涉及能够实现星座点分布最优化的相位预编码方法以及基于该方法的矢量毫米波信号生成系统。
技术介绍
基于光子技术的毫米波生成可以实现非常高频率的操作。当有着特定频率间隔（30-300GHz）的两个连续波光波经由一个可实现平方律探测的宽带光电二极管实现拍频时，一个电毫米波便能够产生。来自一个激光源的两个连续波光波有诸多优势，诸如稳定的频率，低的相位和强度噪声，以及简单的结构。基于倍频的光生毫米波能够通过采用恰当的驱动电压驱动一个强度调制器来实现。科研界已经提出并实验性地证实了可以实现基于倍频的光生毫米波的不同方案。其中一种方案采用一个马赫增德尔型强度调制器实现光载波抑制，从而实现双倍频【J.Yu,Z.Jia,L.Yi,Y.Su,G.K.Chang,andT.Wang,“Opticalmillimeter-wavegenerationorup-conversionusingexternalmodulators,”Photon.Technol.Lett.,vol.18,no.1,pp.265-267,2006】的或六倍频【J.Lu,Z.Dong,J.Liuetal.,“Generationofafrequencysextupledopticalmillimeterwavewithasuppressedcentralcarrierusingonesingle-electrodemodulator,”OpticalFiberTechnology,vol.20,no.5,pp.533-536,2014】的毫米波生成。这种方案可以降低对射频频率和光电器件带宽的要求。并且极为重要的是这种方案不需要光滤波器。基于光载波抑制的光生矢量毫米波信号技术需要相位和幅度预编码，这是因为生成的光毫米波信号在倍频后其相位和幅度均会发生变化。在文献【C.T.Lin,P.T.Shih,W.J.Jiang,E.Z.Wong,J.J.Chen,andS.Chi,“Photonicvectorsignalgenerationatmicrowave/millimeter-wavebandsemployinganopticalfrequencyquadruplingscheme,”Opt.Lett.,vol.34,no.14,pp.2171-2173,2009】中，第一种相位预编码方案被提了出来并得到了实验性的证实，基于该相位预编码方案的高达W波段（75-110GHz）的高频率矢量毫米波信号生成也在近来得到了证实【X.Li,J.Zhang,J.Xiao;Z.Zhang,Y.Xu;J.Yu,“W-Band8QAMVectorSignalGenerationbyMZM-BasedPhotonicFrequencyOctupling,”Photon.Technol.Lett.,vol.27,no.12,pp.1257-1260,2015】。经过发送端的相位预编码后矢量信号的星座图将在其邻近的星座点之间有着不同的欧氏距离【Y.Wang,Y.Xu,X.Li,J.Yu,N.Chi,“BalanceprecodingtechniqueforvectrosignalgenerationbasedonOCS,”Photon.Technol.Lett.,vol.27,no.23,pp.2469-2472,2016】。由于有限的信噪比以及高频率上数模转换器的小的有效比特数，一些星座点聚拢在了一起，从而恶化接收端探测到的矢量信号的性能。为了解决这个问题，一种命名为平衡式相位预编码的方案在近来得到证实，并实现了良好的性能【Y.Wang,Y.Xu,X.Li,J.Yu,N.Chi,“BalanceprecodingtechniqueforvectrosignalgenerationbasedonOCS,”Photon.Technol.Lett.,vol.27,no.23,pp.2469-2472,2016】。本专利技术提出了一种新颖的相位预编码方案，该方案通过调整预编码相位因子来实现星座点分布的最优化。并且，还进一步采用这种方案来改善基于光六倍频的矢量毫米波信号生成系统的性能。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术的目的是提供一种通过调整预编码相位因子来实现星座点分布最优化的相位预编码方法，能够应用于基于光倍频的光生矢量毫米波结构中，以实现高稳定度、高纯度和高性能的电矢量毫米波的产生。本专利技术还提供一种基于该相位预编码方法的矢量毫米波信号生成系统，它具有结构简单、执行简易、成本高效、系统性能良好等优点。本专利技术提供的星座点分布最优化的相位预编码方法，是通过调整预编码相位因子来实现的，具体如下：以采用光六倍频和QPSK调制格式的情形为例。驱动射频信号的相位应该满足φ=φdata/x。这里φdata是目标矢量信号的相位，x是预编码相位因子。由于QPSK信号具有恒定的幅度，从而不需要幅度预编码。QPSK信号的相位φdata落在(π/4,3π/4,-3π/4,-π/4)，并且在六倍频的情况下预编码相位因子x应该是6。这样预编码后的相位φ落在(π/24,3π/24,-3π/24,-π/24),如图1（a）所示。按照图1（a）所示的星座点顺序从上至下，我们将相位φ在3π/24处的点定义为A点，相位为π/24、-π/24,-3π/24的位置点分别定义为B点、C点和D点。这里我们假定信噪比为25dB。由于有限的信噪比以及高频率上数模转换器的小的有效比特数，点A和点B，点B和点C，以及点C和点D将会相互靠拢在一起。但是由于在顺时针方向上的从点D到点A的距离是大的，点A和点D将不会相互靠拢。考虑到这个原因，对于六倍频的毫米波信号生成而言，预编码相位因子应该降到小于6的程度，以恰当地增加上述可能靠拢在一起的邻近星座点之间的距离。图1（b）给出了预编码因子为5.4的预编码星座图。从图1（b）中我们可以看出点A（相位位置φ在15π/108处）和点B（相位位置φ在5π/108处），点B和点C（相位位置φ在-5π/108处），以及点C和点D（相位位置φ在-15π/108处）之间的距离较图1（a）而言增加了。本专利技术提供的基于上述相位预编码方法的矢量毫米波信号生成系统，具体方案如下：基于离线数字信号处理模块生成的预编码的携带发送数据的射频信号，经由数模转换器模块处理并经电放大器放大。发送数据可以采用QPSK，8QAM,16QAM等矢量调制格式。对于六倍频的毫米波信号生成而言，预编码相位因子应该降到小于6的程度，以恰当地增加可能靠拢在一起的邻近星座点之间的距离。然后该预编码的射频信号经由一个单驱动的马赫增德尔调制器调制一个连续波长的光波。此单驱动的马赫增德尔调制器工作在光载波抑制点，其输出是两条频率间隔为射频驱动频率六倍的三阶子载波。生成的两条三阶子载波随后在一个单端光电二极管内外差拍频，从而生成载波频率为射频驱动频率六倍的电矢量毫米波信号。由于采用了发送端预编码的缘故，生成的电矢量毫米波信号具有常规的矢量调制格式。生成的电矢量毫米波信号被模数转换器模块捕获再经离线数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星座点分布最优化的相位预编码方法，是通过调整预编码相位因子来实现的，其特征在于，对于采用光六倍频和QPSK调制格式的情形，驱动射频信号的相位满足

【技术特征摘要】
1.一种星座点分布最优化的相位预编码方法，是通过调整预编码相位因子来实现的，其特征在于，对于采用光六倍频和QPSK调制格式的情形，驱动射频信号的相位满足φ=φdata/x，这里φdata是目标矢量信号的相位，x是预编码相位因子，由于QPSK信号具有恒定的幅度，从而不需要幅度预编码；QPSK信号的相位φdata落在(π/4,3π/4,-3π/4,-π/4)，并且在六倍频的情况下预编码相位因子x是6，这样预编码后的相位φ落在(π/24,3π/24,-3π/24,-π/24)；对于六倍频的毫米波信号生成而言，预编码相位因子降到小于6的程度，以恰当地增加可能靠拢在一起的邻近星座点之间的距离。2.一种基于权利要求1所述相位预编码方法的矢量毫米波信号生成系统，其特征在于，基于离线数字信号处理模块生成的预编码的携带发送数据的射频信号，经由数模转换器模块处理并经电放大器放大，发送数据采用QPSK、8QAM或16QAM矢量调制格式，对于六倍频的毫米波信号生成而言，预编码相位因子降到小于6的程度，以恰当地增加可能靠拢在一起的邻近星座点之间的距离；然后该预编码的射频信号经由一个单驱动的马赫增德尔调制器调制一个连续波长的光波，此单驱动的马赫增德尔调制器工作在光载波抑制点，其输出是两条频率间隔为射...

【专利技术属性】
技术研发人员：余建军，肖江南，李欣颖，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31