一种基于导频辅助的相位恢复方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于导频辅助的相位恢复方法及系统。所述方法包括：获取相干光通信系统中的传输信号并进行分块处理；在每块传输信号数据块的首位插入8APSK导频信号；插入导频之后的信号经过信道传输之后进行数字信号处理，生成补偿之后的信号；对补偿之后的信号进行分块提取导频信号，提取出只含有相位噪声的导频信号；根据只含有相位噪声的导频信号计算每个导频信号的相位噪声估计值；根据每个导频信号的相位噪声估计值计算传输信号的相位噪声估计值；采用传输信号的相位噪声估计值进行信号补偿，实现相位恢复。本发明专利技术方法将8APSK格式的导频应用到相位噪声估计上，降低了复杂度，提高了相位恢复的精确度，提升了信号传输的质量。的质量。的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于导频辅助的相位恢复方法及系统


[0001]本专利技术涉及光通信
，属于相干光通信系统中的数字信号处理领域，特别是涉及一种基于导频辅助的相位恢复方法及系统。

技术介绍

[0002]随着远程教育、智能交通、视频直播、5G电商等各种通信业务的快速发展，对于信号传输的要求越来越严格，对光通信网的带宽容量需求也呈爆炸式增长。高阶调制格式具有高频谱效率的特点，可以作为满足容量增长的必选方案，同时，概率整形(Peobabilistic Shaping，PS)技术作为一种可以提高信息传输容量的高灵活性技术也受到了越来越广泛的关注。但是高阶概率整形信号对于相位噪声十分敏感，噪声的容忍度有限，因此，研究高阶概率整形信号的相位恢复算法很有必要。
[0003]目前已经存在许多相位估计方法，广泛使用的就是Viterbi
‑
Viterbi(V
‑
V)算法，盲相位估计(Blind Phase Search，BPS)算法等。V
‑
V算法仅适用于低阶正交调制信号，对于高阶调制信号的相位恢复效果不佳。BPS算法对于概率整形信号在最佳整形因子处的传输互信息量(Generalized Mutual Information，GMI)有惩罚，对于信号的相位恢复效果大大降低，同时需要大量的测试相位，计算复杂度很大，硬件不易实现。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于导频辅助的相位恢复方法及系统，以降低相位恢复的复杂度并提高相位恢复的精确度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于导频辅助的相位恢复方法，包括：
[0007]获取相干光通信系统中的传输信号；
[0008]对所述传输信号进行分块处理，生成多块传输信号数据块；
[0009]在每块所述传输信号数据块的首位插入8APSK导频信号，生成插入导频之后的信号；
[0010]所述插入导频之后的信号经过信道传输之后进行数字信号处理，生成补偿之后的信号；所述数字信号处理包括均衡补偿、色散补偿、非线性补偿以及频偏估计；
[0011]对所述补偿之后的信号进行分块提取导频信号，提取出只含有相位噪声的导频信号；
[0012]根据所述只含有相位噪声的导频信号计算每个导频信号的相位噪声估计值；
[0013]根据所述每个导频信号的相位噪声估计值计算传输信号的相位噪声估计值；
[0014]采用所述传输信号的相位噪声估计值进行信号补偿，实现相位恢复。
[0015]可选地，所述根据所述只含有相位噪声的导频信号计算每个导频信号的相位噪声估计值，具体包括：
[0016]根据所述只含有相位噪声的导频信号，采用公式θ
k
＝arctan(p
k
·
p
k
′
*
)计算每个
导频信号的相位噪声估计值；其中p
k
为第k个原始导频信号，p
′
k
为第k个只含有相位噪声的导频信号；θ
k
为第k个导频信号的相位噪声估计值。
[0017]可选地，所述根据所述每个导频信号的相位噪声估计值计算传输信号的相位噪声估计值，具体包括：
[0018]根据所述每个导频信号的相位噪声估计值，采用公式计算传输信号的相位噪声估计值；其中θ
a
是第a个导频信号的相位噪声估计值，θ
a+1
是第a+1个导频信号的相位噪声估计值，每块所述传输信号数据块的长度为N；θ
a,b
是在第a块所述传输信号数据块中的第b个传输符号的相位噪声估计值；所述传输信号包含的所有传输信号数据块中的所有传输符号的相位噪声估计值共同构成所述传输信号的相位噪声估计值θ
final
。
[0019]可选地，所述采用所述传输信号的相位噪声估计值进行信号补偿，实现相位恢复，具体包括：
[0020]采用所述传输信号的相位噪声估计值θ
final
，根据公式进行信号补偿，实现相位恢复；其中a
n
为含有相位噪声的载荷信号，a
n
'为相位恢复后信号。
[0021]一种基于导频辅助的相位恢复系统，包括：
[0022]信号获取模块，用于获取相干光通信系统中的传输信号；
[0023]符号分块模块，用于对所述传输信号进行分块处理，生成多块传输信号数据块；
[0024]插入导频模块，用于在每块所述传输信号数据块的首位插入8APSK导频信号，生成插入导频之后的信号；
[0025]信号处理模块，用于所述插入导频之后的信号经过信道传输之后进行数字信号处理，生成补偿之后的信号；所述数字信号处理包括均衡补偿、色散补偿、非线性补偿以及频偏估计；
[0026]提取导频模块，用于对所述补偿之后的信号进行分块提取导频信号，提取出只含有相位噪声的导频信号；
[0027]导频符号相位计算模块，用于根据所述只含有相位噪声的导频信号计算每个导频信号的相位噪声估计值；
[0028]估计相位线性插值模块，用于根据所述每个导频信号的相位噪声估计值计算传输信号的相位噪声估计值；
[0029]相位补偿模块，用于采用所述传输信号的相位噪声估计值进行信号补偿，实现相位恢复。
[0030]可选地，所述导频符号相位计算模块具体包括：
[0031]导频符号相位计算单元，用于根据所述只含有相位噪声的导频信号，采用公式θ
k
＝arctan(p
k
·
p
k
′
*
)计算每个导频信号的相位噪声估计值；其中p
k
为第k个原始导频信号，p'
k
为第k个只含有相位噪声的导频信号；θ
k
为第k个导频信号的相位噪声估计值。
[0032]可选地，所述估计相位线性插值模块具体包括：
[0033]估计相位线性插值单元，用于根据所述每个导频信号的相位噪声估计值，采用公式计算传输信号的相位噪声估计值；其中θ
a
是第a个导频信号的相位噪
声估计值，θ
a+1
是第a+1个导频信号的相位噪声估计值，每块所述传输信号数据块的长度为N；θ
a,b
是在第a块所述传输信号数据块中的第b个传输符号的相位噪声估计值；所述传输信号包含的所有传输信号数据块中的所有传输符号的相位噪声估计值共同构成所述传输信号的相位噪声估计值θ
final
。
[0034]可选地，所述相位补偿模块具体包括：
[0035]相位补偿单元，用于采用所述传输信号的相位噪声估计值θ
final
，根据公式进行信号补偿，实现相位恢复；其中a
n
为含有相位噪声的载荷信号，a
n
'为相位恢复后信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于导频辅助的相位恢复方法，其特征在于，包括：获取相干光通信系统中的传输信号；对所述传输信号进行分块处理，生成多块传输信号数据块；在每块所述传输信号数据块的首位插入8APSK导频信号，生成插入导频之后的信号；所述插入导频之后的信号经过信道传输之后进行数字信号处理，生成补偿之后的信号；所述数字信号处理包括均衡补偿、色散补偿、非线性补偿以及频偏估计；对所述补偿之后的信号进行分块提取导频信号，提取出只含有相位噪声的导频信号；根据所述只含有相位噪声的导频信号计算每个导频信号的相位噪声估计值；根据所述每个导频信号的相位噪声估计值计算传输信号的相位噪声估计值；采用所述传输信号的相位噪声估计值进行信号补偿，实现相位恢复。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述只含有相位噪声的导频信号计算每个导频信号的相位噪声估计值，具体包括：根据所述只含有相位噪声的导频信号，采用公式θ
k
＝arctan(p
k
·
p
k
′
*
)计算每个导频信号的相位噪声估计值；其中p
k
为第k个原始导频信号，p
′
k
为第k个只含有相位噪声的导频信号；θ
k
为第k个导频信号的相位噪声估计值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述每个导频信号的相位噪声估计值计算传输信号的相位噪声估计值，具体包括：根据所述每个导频信号的相位噪声估计值，采用公式计算传输信号的相位噪声估计值；其中θ
a
是第a个导频信号的相位噪声估计值，θ
a+1
是第a+1个导频信号的相位噪声估计值，每块所述传输信号数据块的长度为N；θ
a,b
是在第a块所述传输信号数据块中的第b个传输符号的相位噪声估计值；所述传输信号包含的所有传输信号数据块中的所有传输符号的相位噪声估计值共同构成所述传输信号的相位噪声估计值θ
final
。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用所述传输信号的相位噪声估计值进行信号补偿，实现相位恢复，具体包括：采用所述传输信号的相位噪声估计值θ
final
，根据公式进行信号补偿，实现相位恢复；其中a
n
为含有相位噪声的载荷信号，a
n
'为相位恢复后信号。5.一种基于导频辅助的相位恢复系统，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：忻向军，田凤，姬怡情，刘博，武天泽，顾宇，张琦，高然，田清华，王光全，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：