[发明专利]基于频域导频信号的偏振快速追踪及相位恢复系统及方法

权利要求书

1.一种基于频域导频信号的偏振快速追踪及相位恢复方法，其特征在于，包括：

步骤S1：在发射端，子载波之间的频谱间隔处，插入三个不同偏振态的频域导频信号；

步骤S2：在接收端，对接收到的信号做色散补偿；对收端子载波复用信号做FFT变换，用收端导频信号峰值对应的频点位置减去发端插入导频信号频点位置，得到估计的频偏，并对子载波复用信号频偏补偿；提取导频信号；导频信号下变频到0频点；利用三个导频信号分块计算估计偏振旋转矩阵，求偏振矩阵的逆矩阵，用逆矩阵对子载波复用信号分块恢复；相位恢复：利用偏振旋转矩阵的逆矩阵，对任一频域导频信号分块恢复偏振旋转，提取恢复偏振旋转后频域导频信号的相位信息，对子载波复用信号相位恢复；

步骤S3：获取基于频域导频信号的偏振快速追踪及相位恢复结构信息。

2.根据权利要求1所述的基于频域导频信号的偏振快速追踪及相位恢复方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S1.1：在发送端，发送数据先由bit序列映射成正交振幅调制信号；进行根升余弦脉冲整形；子载波复用产生子载波复用信号。

3.根据权利要求1所述的基于频域导频信号的偏振快速追踪及相位恢复方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：

步骤S1.2：在子载波复用信号的子载波频谱间隔中，插入三个不同偏振态的频域导频信号，为发端频域导频信号对应的琼斯矢量，频域导频信号的产生方式为：

其中Δf_i为频域导频信号的频域位置，位于子载波之间的频谱空隙，fs为采样率。

4.根据权利要求1所述的基于频域导频信号的偏振快速追踪及相位恢复方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

步骤S2.1：对接收到的信号进行滤波，滤波的中心频率为Δf_i，滤波的范围为频域导频信号附近，不能包含子载波信号。

5.根据权利要求1所述的基于频域导频信号的偏振快速追踪及相位恢复方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

步骤S2.2：设光纤链路偏振旋转矩阵R为其中a和b为复数，偏振旋转矩阵为酉矩阵，满足以下关系：

|a|²+|b|²＝1

光纤偏振态高速旋转时，偏振旋转矩阵不断地变化，需要对接收信号分块，依次进行偏振旋转的估计和补偿；

分块后，可以认为偏振旋转矩阵在一个信号块以内几乎不变，在一个信号块以内，接收到频域导频信号经过频偏补偿和下变频后，和发端信号有如下关系：

其中为相位噪声,n_x和n_y为x和y偏振态累积的加性噪声；

利用频域导频信号的Y偏振态信号除以X偏振态信号，得到以下公式：

每一个符号点都可以求一个M_i(n)，一个分块内平均得到得到三个方程：

解出偏振旋转矩阵R；

得到偏振旋转矩阵后，对其求逆矩阵R^-1，用逆矩阵乘以信号块，即完成当前信号块偏振旋转的恢复，对每一个信号块做相同的操作，即对整个信号完成偏振旋转的恢复。

6.根据权利要求1所述的基于频域导频信号的偏振快速追踪及相位恢复方法，其特征在于，步骤S2还包括：

步骤S2.3：任选一个下变频到0频的频域导频信号，和对信号处理的方式相同，对下变频后的频域导频信号分块，用估计出的偏振旋转矩阵的逆矩阵R^-1分块恢复频域导频信号的偏振态，使其和发端的偏振态一致；

其中x_i和y_i是常数，提取频域导频信号能量较大的偏振态的相位，利用该相位对子载波复用信号做相位恢复。

7.根据权利要求1所述的基于频域导频信号的偏振快速追踪及相位恢复方法，其特征在于，步骤S2还包括：

步骤S2.4：对相位恢复后的子载波复用信号解复用，之后分开处理各个子载波信号。