一种光信号的解调方法、装置的制造方法_2

文档序号:8455979阅读:来源:国知局
号后,先执行一次第一去基线操作,得到第一去基线结果值Y1 (N),再迭代执行J次第二去基线操作,得到第二去基线结果值Y (J+1) (N),其中,Y (J+1) (N)是迭代执行J次第二去基线操作得到的第二去基线结果值,最后输出光信号的幅度Y (j+D (N)。
[0046]以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述:
[0047]实施例一
[0048]图1示出了本发明实施例一提供的光信号的解调方法的实现流程,详述如下:
[0049]在步骤SlOl中,接收模/数转换器输出的采样信号,所述采样信号包括:所述模/数转换器在各个时间点得到的采样数据A(N),N为自然数。
[0050]在本实施例中,光信号的解调装置先以预设的调制频率控制光发射器的开、关,使光发射器输出周期性的光脉冲信号(调制信号)至光接收器,光接收器接收到所述调制信号后,对所述调制信号进行光电转换,转换所述调制信号为电信号后,再输出所述电信号至模/数转换器(analog-to-digital converter, ADC),由模/数转换器对所述电信号进行采样,输出采样信号至光信号的解调装置。
[0051]其中,该采样信号是与光发射器的开、关动作相关的数字信号,在有干扰光存在的情况下,该采样信号中包括数字化的探测光信号和干扰光信号。
[0052]其中,模/数转换器由光信号的解调装置控制,并且采样的时间点与光发射器的开、关时刻具有强相关性,具体的,在光发射器的开和关持续周期的中间时刻各采样一次,请参阅图2,即模/数转换器的采样频率是预设的调制频率的2倍,A[l]、A[2]、A[3]、A[4]、Α[5]...Α[η-1], A[n]为模/数转换器对光接收器输入的信号在各个时间点进行采样得到的采样数据,由这些采样数据组成数字化的采样信号A[N],N为自然数,代表采样数据的序号,该序号代表采样时间点的先后顺序。从图2中可以看出,采样信号中包括光发射器开启时对应的采样数据和光发射器关闭时对应的采样数据。
[0053]其中,如果光发射器开启时,所述模/数转换器在各个时间点采样得到的采样数据为A(2n+1)、则光发射器关闭时,所述模/数转换器在各个时间点采样得到的采样数据为A (2η+1-Ν1)和A (2n+l+N2),其中,η为自然数,NI和N2均为奇数。
[0054]在步骤S102中,根据A (N)执行第一去基线操作,得到第一去基线结果值Y1 (N),所述第一去基线操作为根据A (N)之前间隔N1个时间点的采样数据A (N-N1)和A (N)之后间隔N2个时间点的采样数据A (Ν+Ν2),计算平均值得到第一基线,利用所述第一基线得到所述A (N)的第一去基线数据Y1 (N), N1和N2均为预设的奇数,优选N1和N2均为I。
[0055]在本实施例中,如图3所示,如果相比干扰光信号的频率,预设的调制频率足够高,则在一个调制周期内,干扰信号形成的基线近似于线性变化。
[0056]假设在一个调制周期内,在光发射器开启过程的前后三个采样数据分别为:A (2n)、A (2n+l)、A (2η+2),且干扰光信号形成的基线在该调制周期内近似为线性变化,那么通过简单的推导可计算得到光信号的幅度Ay近似为:
[0057]Δ y=A (2n+l) - [A (2n) +A (2n+2) ] /2 公式(I)
[0058]其中,A(2n)是光发射器关闭时对应的米样数据,A(2n+l)是光发射器开启时对应的采样数据、A(2n+2)是光发射器关闭时对应的采样数据,公式(I)中n=0,l,2…。从公式(O中可以看出,真实的光信号的幅度近似等于光发射器开启时的采样数据的幅度减去开启光发射器前后时刻关光发射器时的采样数据的幅度之和的一半。
[0059]本发明实施例中,如果把对每个采样数据A (N)进行公式(I)的处理后得到新的数称为Y1 (N),则把这个过程称为第一去基线操作,用公式(2)可以表示为:
[0060]Y1 (N) =A (N) - [A (N-1) +A (N+1) ] /2 公式(2)
[0061]其中,N=0,l,2...,是一个自然数。
[0062]上面的公式(2)中,是以一个调制周期为例来进行说明,事实上,当公式(2)中的采样信号的采样时间点不在同一个调制周期,而是间隔预设的周期时,也满足上述(2),这时,公式(2)可以变形为:
[0063]Y1 (N) =A (N) - [A (N-N1) +A (N+N2) ] /2 公式(3)
[0064]其中,N为自然数,N1和N2均为预设的奇数,当公式(3)中的N1和N2均等于I时,公式(3)与公式(2)等同。
[0065]在步骤S103中,迭代执行J次第二去基线操作,得到第二去基线结果值Υα+1)(Ν),所述第二去基线操作为根据上一次去基线操作得到的数据Yi (N)之前间隔N3个时间点的数据Yi (N-N3WYi (N)之后间隔N4个时间点的数据Yi (Ν+Ν4),计算得到第二基线,利用所述第二基线得到所述Yi (N)的第二去基线数据Y (i+1) (N), J为预设的正整数,优选J为2-10的正整数,N3和N4均为预设的奇数,优选N3和N4均为I。
[0066]本发明实施例中,N=2n+1时,Y1 (2n+l)对应光发射器开,反映真实探测光信号的幅度J1 (2n)对应光发射器关,是数学上的一种处理。因为这样的处理,使得Y1 (2n+l)仿佛是2倍真实探测光信号的幅度叠加在以Y1 (2n)构成的基线上得到的结果,但基线的变化幅度相比干扰光信号构成的基线大幅降低,也即信噪比大幅提高,请参见图4,在图4中,以真实探测光信号的幅度为10,正弦干扰光信号的峰峰值2000来进行模拟。这也意味着可以通过再一次的去基线过程来获得幅度失真度更低的真实探测光信号的幅度,见公式(4):
[0067]Y2 (N) = (Y1 (N) -[Y1 (N-1) +Y1 (N+1) ] /2} 2 公式(4)
[0068]其中,N=0,l,2...,是一个自然数。
[0069]上面的公式(4)中,是以一个调制周期为例来进行说明,事实上,当公式(4)中的采样信号的采样时间点不在同一个调制周期,而是间隔预设的周期时,也满足上述(4),这时,公式(4)可以变形为:
[0070]Y2 (N) = (Y1 (N) -[Y1 (N-N3) +Y1 (N+N4) ] /2} 2 公式(5)
[0071]其中,N为自然数,NI和N2均为预设的奇数,当公式(5)中的N3和N4均等于I时,公式(5)与公式(4)等同。
[0072]公式(5)的去基线过程基本和公式(3)的去基线过程相同,差异在于在公式(3)的结果上幅度再减半。在上述图4的例子中,如果通过调用一次第一去基线操作得到的探测光信号的幅度失真50%,那么再调用一次第二去基线操作理论上则可把探测光信号的幅度失真降低到0.1%,相当于提高了 500倍,见图5。
[0073]更重要的,公式(5)的去基线过程可以循环多次调用,这也意味着可以解调出具有极高精度的光信号,或者从极差信噪比的信号中还原出达到要求的光信号。比如上述图4的例子中同样的采样信号经过两次调用公式(5)的去基线过程,理论上可以把光信号的失真度降低到0.0003%,相比调用一次第一去基线操作精度提高了 16万倍。
[0074]其中,第二去基线操作的多次调用公式如公式(6)所示:
[0075]Y (J1) (N) = (Yi (N) - [Yi (N-N3) +Yi (N+N4) ] /2} 2 公式(6 )
[0076]其中,第一次调用公式(6)时,Yi (N)对应所述第一去基线结果值Y1 (N)7Yi (N-N3)为Y1 (N)之前间隔N3个时间点的采样数据Y1 (N-N3), Yi (N+N4)为Yi (N)之后间隔N4个时间点的采样数据Y1 (N+N4),后面进行调用时,Yi (N)对应上一次调用公式(6)时得到的去基线结果值,Y (i+1) (N)是本次调用公式(6)时得到的去基线结果值。
[0077]其中,J为迭代执行第二去基线操作的次数,J为2-10的正整数,J=I是本发明实施例的一个特例,表示只执行一次第二去基线操作。
[0078]另外,需要说明的是,上一次执行第二去基线操作时所
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