一种基于K-K相干接收的调制格式识别方法与流程

本发明涉及光通信网络参数监测技术领域，尤其涉及一种在新一代弹性光网络下信号调制格式识别方法。

背景技术：

由于新一代光网络的相比于传统光网络具有高速率、高频谱效率、灵活的调制格式的运用、网络的动态可重构的新特征，对于光性能监测，不论在监测方式和监测参数的种类上，都提出了新的要求。调制格式就是新一代光网络中提出的新监测内容之一。一方面，光网络在发射端需要根据动态路由和信道质量(以osnr作为评价指标)选择发送的信号调制格式种类，使网络传输效率最大化；另一方面，在接收端对所接收的信号进行载波恢复时，需要预先知道调制格式的种类。这样对于接收信号进行在线的调制格式种类的盲监测成为接收机正确接收信号的先决条件。

已有技术描述及问题

近几年人们才开始研究适用于认知光网络的调制格式识别方法。在国际上目前有几种识别方案，包括：(1)基于k均值聚类算法的星座图分析方法，该方法能够识别相移键控(psk)和正交幅度调制(qam)等常用的单载波调制格式，但是需要一套完整的相干接收设备，这种方法应用部署在中间网络节点监测模块的实现成本太高；(2)基于预训练人工神经网络分析的方法。这种分类方法能够识别几乎所有的单载波调制格式，但是需要对人工神经网络进行预先训练，算法复杂度太高；(3)基于异步延迟抽头图的主成分分析，该方法需要大量的数值计算与存储；(4)基于斯托克斯空间和机器学习技术的监测方法，这种方法对偏振混叠、载波频偏、相偏等因素不敏感，与方案(1)类似，需要一套完整的斯托克斯接收设备，实现成本较高。因此，迫切需要一种低成本、低复杂度的调制格式识别技术方法。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于k-k相干接收的调制格式识别方法，基于k-k相干接收原理，主要适用于动态弹性光网络中进行在线的单偏振信号调制格式的盲监测。本发明具体通过如下技术方案实现：

一种基于k-k相干接收的调制格式识别方法，包括以下步骤：s1、确定本振激光器的输出波长和功率；s2、利用k-k相干接收和相应的信道损伤补偿算法恢复信号星座点并确定相应的调制格式。

其中，所述步骤s1具体为：这一阶段本振激光器不工作；在通信链路中提取一部分光信号；由光电探测器pd探测信号光强度，输出电信号经adc采集量化后进行快速傅里叶变换确定信号带宽；pd输出的光强度信息反馈调节本振激光器的输出功率，fft确定的信号带宽反馈调节本振激光器的输出波长。

所述步骤s2具体为：确定输出波长和功率后，本振激光器开始工作，输出相应的本振光，与可调谐激光器产生本振光经合束后一起被pd探测；pd输出电信号经adc采集量化后进行dsp处理；采用k-k相干接收算法恢复信号的幅度和相位；使用盲相位搜索算法bps进行载波相位恢复；经载波相位恢复后可以得到信号星座点分布并确定相应的调制格式。

作为本发明的进一步改进，若传输链路的色散参数已知，则对k-k算法恢复的信号进行色散补偿，再采用bps算法对色散补偿后的信号进行载波相位恢复。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤s1中通过耦合器提取一部分光信号。

作为本发明的进一步改进，最小相位条件要求本振光功率与信号光相比要足够大，且本振光频谱位于信号光频谱一侧

本发明的有益效果是：本发明可用于新一代光弹性网络中单偏振信号调制格式种类的盲监测。一方面，该方案只需使用一个pd完成信号接收，相对传统调制格式识别方案而言，大大地降低了实现成本和复杂度；另一方面，使用k-k算法恢复信号的幅度和相位，算法实现也相对简单很多，且能够识别几乎所有的调试格式。

附图说明

图1是本发明的基于k-k相干接收的调制格式识别方法流程图；

图2是本发明的第一实施例的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明主要基于k-k相干接收原理，因此，入射到pd的光场需满足最小相位条件，对本振光的输出功率和波长有特定的要求。

如图1所示，本发明的方法包括两大步骤：s1、确定本振激光器输出波长和功率。s2、利用k-k相干接收和相应的信道损伤补偿算法恢复信号星座点并确定相应的调制格式。

在第一阶段，本振激光器不工作，通过耦合器提取光纤传输链路的部分信息光场es(t)，经pd探测后得到相应的强度信息is(t)，可以用来调节本振激光器的输出功率。is(t)经adc采集量化后进行fft变换以确定信号带宽b，可以用来调节本振激光器的输出波长。

最小相位条件要求本振光功率与耦合器提取的部分信号光相比要足够大，且本振光频谱位于信号光频谱一侧。利用is(t)、b以及已知的系统的中心频率ωc可以确定本振光的输出光场elo功率要求比耦合器提取的部分信号光功率大5db以上；本振光elo的频率ωlo满足ωlo>ωc+b/2或ωlo<ωc-b/2。

确认输出波长和功率后，本振激光器开始工作，产生的本振光elo和信号光场es(t)合束得到光场e(t)＝elo+es(t)，后经pd探测，输出的电信号为：

i(t)＝[elo+es(t)]²(1)

pd输出的电信号i(t)经adc采集量化后进行线下的dsp处理。首先利用k-k算法恢复耦合器提取的部分信号光的幅度和相位，具体可用以下公式描述：

其中p.v.为柯西主值，φe(t)是本振光elo和信号光场es(t)合束得到光场e(t)＝elo+es(t)的相位。经过k-k算法得到了信号光场的全部信息es(t)，可以进行后续的信道损伤补偿。假设传输链路的色散参数已知，则可以对es(t)相应的色散补偿，最后利用bps算法进行载波相位恢复，可以得到传输信号的星座点分布，进而确定信号调制格式。

本技术领域技术人员可以理解，可以用计算机程序指令来实现这些结构图和/或框图和/或流图中的每个框以及这些结构图和/或框图和/或流图中的框的组合。本技术领域技术人员可以理解，可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专业计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来实现，从而通过计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来执行本发明公开的结构图和/或框图和/或流图的框或多个框中指定的方案。

本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。