星座點分布最優化的相位預編碼方法及矢量毫米波信號生成系統技術方案

本發明專利技術屬于光載無線通信系統技術領域，具體為能夠實現星座點分布最優化的相位預編碼方法以及基于該方法的矢量毫米波信號生成系統。本發明專利技術的星座點分布最優化的相位預編碼方法，是通過調整預編碼相位因子來實現星座點分布最優化，能夠促進接收端接收到的矢量信號星座點的均勻分布，從而改善探測到的矢量信號的性能。基于上述相位預編碼方案的矢量毫米波信號生成系統，可以實現高穩定度、高純度和高性能的六倍頻電矢量毫米波的產生，具有執行簡易、結構簡單的優點，其在光載無線通信系統中的應用可以簡化光載無線通信系統架構，降低光載無線通信系統成本。

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.

【技術實現步驟摘要】
星座點分布最優化的相位預編碼方法及矢量毫米波信號生成系統
本專利技術屬于光載無線（Radio-over-Fiber,縮寫為RoF）通信系統
，具體涉及能夠實現星座點分布最優化的相位預編碼方法以及基于該方法的矢量毫米波信號生成系統。
技術介紹
基于光子技術的毫米波生成可以實現非常高頻率的操作。當有著特定頻率間隔（30-300GHz）的兩個連續波光波經由一個可實現平方律探測的寬帶光電二極管實現拍頻時，一個電毫米波便能夠產生。來自一個激光源的兩個連續波光波有諸多優勢，諸如穩定的頻率，低的相位和強度噪聲，以及簡單的結構。基于倍頻的光生毫米波能夠通過采用恰當的驅動電壓驅動一個強度調制器來實現。科研界已經提出并實驗性地證實了可以實現基于倍頻的光生毫米波的不同方案。其中一種方案采用一個馬赫增德爾型強度調制器實現光載波抑制，從而實現雙倍頻【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】的或六倍頻【J.Lu,Z.Dong,J.Liuetal.,“Generationofafrequencysextupledopticalmillimeterwavewithasuppressedcentralcarrierusingonesingle-electrodemodulator,”OpticalFiberTechnology,vol.20,no.5,pp.533-536,2014】的毫米波生成。這種方案可以降低對射頻頻率和光電器件帶寬的要求。并且極為重要的是這種方案不需要光濾波器。基于光載波抑制的光生矢量毫米波信號技術需要相位和幅度預編碼，這是因為生成的光毫米波信號在倍頻后其相位和幅度均會發生變化。在文獻【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，第一種相位預編碼方案被提了出來并得到了實驗性的證實，基于該相位預編碼方案的高達W波段（75-110GHz）的高頻率矢量毫米波信號生成也在近來得到了證實【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】。經過發送端的相位預編碼后矢量信號的星座圖將在其鄰近的星座點之間有著不同的歐氏距離【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頻率上數模轉換器的小的有效比特數，一些星座點聚攏在了一起，從而惡化接收端探測到的矢量信號的性能。為了解決這個問題，一種命名為平衡式相位預編碼的方案在近來得到證實，并實現了良好的性能【Y.Wang,Y.Xu,X.Li,J.Yu,N.Chi,“BalanceprecodingtechniqueforvectrosignalgenerationbasedonOCS,”Photon.Technol.Lett.,vol.27,no.23,pp.2469-2472,2016】。本專利技術提出了一種新穎的相位預編碼方案，該方案通過調整預編碼相位因子來實現星座點分布的最優化。并且，還進一步采用這種方案來改善基于光六倍頻的矢量毫米波信號生成系統的性能。
技術實現思路
針對上述情況，本專利技術的目的是提供一種通過調整預編碼相位因子來實現星座點分布最優化的相位預編碼方法，能夠應用于基于光倍頻的光生矢量毫米波結構中，以實現高穩定度、高純度和高性能的電矢量毫米波的產生。本專利技術還提供一種基于該相位預編碼方法的矢量毫米波信號生成系統，它具有結構簡單、執行簡易、成本高效、系統性能良好等優點。本專利技術提供的星座點分布最優化的相位預編碼方法，是通過調整預編碼相位因子來實現的，具體如下：以采用光六倍頻和QPSK調制格式的情形為例。驅動射頻信號的相位應該滿足φ=φdata/x。這里φdata是目標矢量信號的相位，x是預編碼相位因子。由于QPSK信號具有恒定的幅度，從而不需要幅度預編碼。QPSK信號的相位φdata落在(π/4,3π/4,-3π/4,-π/4)，并且在六倍頻的情況下預編碼相位因子x應該是6。這樣預編碼后的相位φ落在(π/24,3π/24,-3π/24,-π/24),如圖1（a）所示。按照圖1（a）所示的星座點順序從上至下，我們將相位φ在3π/24處的點定義為A點，相位為π/24、-π/24,-3π/24的位置點分別定義為B點、C點和D點。這里我們假定信噪比為25dB。由于有限的信噪比以及高頻率上數模轉換器的小的有效比特數，點A和點B，點B和點C，以及點C和點D將會相互靠攏在一起。但是由于在順時針方向上的從點D到點A的距離是大的，點A和點D將不會相互靠攏。考慮到這個原因，對于六倍頻的毫米波信號生成而言，預編碼相位因子應該降到小于6的程度，以恰當地增加上述可能靠攏在一起的鄰近星座點之間的距離。圖1（b）給出了預編碼因子為5.4的預編碼星座圖。從圖1（b）中我們可以看出點A（相位位置φ在15π/108處）和點B（相位位置φ在5π/108處），點B和點C（相位位置φ在-5π/108處），以及點C和點D（相位位置φ在-15π/108處）之間的距離較圖1（a）而言增加了。本專利技術提供的基于上述相位預編碼方法的矢量毫米波信號生成系統，具體方案如下：基于離線數字信號處理模塊生成的預編碼的攜帶發送數據的射頻信號，經由數模轉換器模塊處理并經電放大器放大。發送數據可以采用QPSK，8QAM,16QAM等矢量調制格式。對于六倍頻的毫米波信號生成而言，預編碼相位因子應該降到小于6的程度，以恰當地增加可能靠攏在一起的鄰近星座點之間的距離。然后該預編碼的射頻信號經由一個單驅動的馬赫增德爾調制器調制一個連續波長的光波。此單驅動的馬赫增德爾調制器工作在光載波抑制點，其輸出是兩條頻率間隔為射頻驅動頻率六倍的三階子載波。生成的兩條三階子載波隨后在一個單端光電二極管內外差拍頻，從而生成載波頻率為射頻驅動頻率六倍的電矢量毫米波信號。由于采用了發送端預編碼的緣故，生成的電矢量毫米波信號具有常規的矢量調制格式。生成的電矢量毫米波信號被模數轉換器模塊捕獲再經離線數字本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種星座點分布最優化的相位預編碼方法，是通過調整預編碼相位因子來實現的，其特征在于，對于采用光六倍頻和QPSK調制格式的情形，驅動射頻信號的相位滿足

【技術特征摘要】
1.一種星座點分布最優化的相位預編碼方法，是通過調整預編碼相位因子來實現的，其特征在于，對于采用光六倍頻和QPSK調制格式的情形，驅動射頻信號的相位滿足φ=φdata/x，這里φdata是目標矢量信號的相位，x是預編碼相位因子，由于QPSK信號具有恒定的幅度，從而不需要幅度預編碼；QPSK信號的相位φdata落在(π/4,3π/4,-3π/4,-π/4)，并且在六倍頻的情況下預編碼相位因子x是6，這樣預編碼后的相位φ落在(π/24,3π/24,-3π/24,-π/24)；對于六倍頻的毫米波信號生成而言，預編碼相位因子降到小于6的程度，以恰當地增加可能靠攏在一起的鄰近星座點之間的距離。2.一種基于權利要求1所述相位預編碼方法的矢量毫米波信號生成系統，其特征在于，基于離線數字信號處理模塊生成的預編碼的攜帶發送數據的射頻信號，經由數模轉換器模塊處理并經電放大器放大，發送數據采用QPSK、8QAM或16QAM矢量調制格式，對于六倍頻的毫米波信號生成而言，預編碼相位因子降到小于6的程度，以恰當地增加可能靠攏在一起的鄰近星座點之間的距離；然后該預編碼的射頻信號經由一個單驅動的馬赫增德爾調制器調制一個連續波長的光波，此單驅動的馬赫增德爾調制器工作在光載波抑制點，其輸出是兩條頻率間隔為射...

【專利技術屬性】
技術研發人員：余建軍，肖江南，李欣穎，
申請(專利權)人：復旦大學，
類型：發明
國別省市：上海,31