一种多频段信号重构方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种多频段信号重构方法及系统，该技术对分布在射频的多频段信号以一种基于光采样技术的周期性非均匀采样模式进行直接采样和量化，并在数字端对采样结果进行频谱分离和解析重构，从而获得每一个子频段信号瞬时的幅度和相位，这便能够实现每一个频段中信号的分离以及信息的重构。首先，当信号满足某种形式要求时，可设计采样模式，并且采样模式可灵活调整，适配可能会产生改变的信号频谱分布；其次，无需引入复杂的射频链路进行信道化处理；此外，本发明专利技术的采样率取决于通信信号的码率，这通常远远小于多频段通信信号的奈奎斯特频率，因此能够给通信系统的数字端减少压力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种多频段信号重构方法及系统


[0001]本专利技术属于通信
，特别是一种基于光采样的多频段信号信息重构方法及系统。

技术介绍

[0002]随着通信技术的发展和设备密集程度的增加，未来通信频段将会进一步拥挤。采用多频段通信方式能够合理提升通信频段利用率，多频段通信技术是将传输的信息加载至多个独立的频段内进行信息传输，同时，由于可用频段有可能是时变的，这种通信频段的选择也是时变的。为适应这种灵活可变的多频段通信，需要发展新的接收机技术，对接收机的性能需要满足如下条件：1 对于频谱分布已知的多载频信号，可以实现对该信号的采样、频谱分离和解析重构。此处，频谱分离与解析重构指的是该接收机可基于采样结果，重构出每一个载频在采样时的幅度和相位信息。
[0003]2 当信号载频频谱发生改变或调整时，该接收机能够便捷的改变信号采集的模式，调整至新的接收状态，并实现对频谱分布调整后的通信信号进行采样、频谱分离和解析重构。
[0004]3 该接收技术被期待为结构简明。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术旨在提出一种多频段通信信号接收机技术，能在频谱已知的多载频信号情况下，实现对该信号的采样、频谱分离和解析重构。
[0006]本申请通过以下技术方案实现：一种多频段信号重构方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，根据多频段信号的频段设计采样模式；步骤2，锁模激光器生成光脉冲信号，将多频段信号调制到所述光脉冲信号中，对所述多频段信号进行光采样；再经光电探测器转变为可被模数转换器响应的电信号，并对其进行量化得到电脉冲信号；步骤3，对所述电脉冲信号进行解析重构，得到信号在各个频段的幅度与相位信息，实现信息重构。
[0007]进一步的，所述多频段信号由分布于到之间的多个频段上的k个窄带信号构成。
[0008]进一步的，所述步骤2具体为：步骤2.1，将脉冲激光的频谱分量分为多个脉冲子带，对每一个子带作不同的延时，生成延时的光脉冲信号，将处理后的光信号汇合到一个光纤里，生成采样光脉冲信号；步骤2.2，将所述采样光脉冲信号输入到电光强度调制器中，所述电光强度调制器将所述多频段信号调制到所述光脉冲信号中，将多频段信号的幅度映射到光脉冲的强度
上；步骤2.3，调制后的光脉冲信号经过色散光纤延时线进行展宽，使其脉宽扩展到设定时间；再通过波分复用将时域上交叠在一起的光脉冲信号进行分配，产生多路等重复周期的调制光脉冲序列；将一个采样脉冲组内的脉冲子带经过光延时网络在时域上对齐，完成光采样；步骤2.4，将每一路光脉冲信号输入单独的光电探测器中，所述光电探测器将所述光脉冲信号重新映射回电脉冲信号，再将各电脉冲信号分别进入模数转换器进行量化。
[0009]进一步的，所述步骤3具体为：步骤3.1，在采样时刻t对所述多频段信号作N次子采样，采样时刻分别为，获得信号在t时刻的采样集合，以向量形式记记为，其中，T代表转置，接收机在各采样时刻采集到的信号幅值；步骤3.2，所述多频段信号的频段集合为，构建分离矩阵H，分离矩阵H为：其中，
“‑
1”代表矩阵求逆，所述多频段信号的载频为，其中， ，为载频的编号，K为载频数；频率为所述多频段信号的频率下界，为频率上界；步骤3.3，每隔1/f
bit
，对获得的采样集合x通过下式进行频谱分离，获取该采样时刻t的N个频谱分量系数：其中，为码元传输速率，H为分离矩阵，维度为，x为t时刻的采样集合构成的向量；步骤3.4，计算所述多频段信号每一个频谱分量在当前采样时刻t的实部分量和虚部分量，实现幅度
‑
相位重构：以及 ；获得载频为的信号在当前采样时刻t下的解析值，所述解析值为，j为虚部。
[0010]作为本申请的一种优选实施方案，采用噪声归一化处理对所述光电探测器中各通道信号进行通道幅度补偿。
[0011]作为本申请的一种优选实施方案，所述多频段信号包含双频段通信信号。
[0012]本申请还提供一种多频段信号重构系统，所述系统包括：锁模激光器，所述激光器生成采样光脉冲序列；电光调制器，所述电光调制器用于将多频段信号的幅度映射到采样后的光脉冲的强度上；光电探测器，所述光电探测器将所述光脉冲信号转变为可被模数转换器相应的电脉冲信号；模数转换器，所述模数转换器将所述电脉冲信号进行量化，转变为数字信号；信号解析重构单元，所述信号解析重构单元对所述数字信号进行解析重构，实现对信息的重构。
[0013]作为本申请的一种优选实施方案，所述激光器为锁模激光器。
[0014]进一步的，所述电光调制器的频带响应覆盖通信信号的带宽。
[0015]进一步的，所述信号解析重构单元采用以下方式对信息实施重构：在采样时刻t对所述多频段信号作N次子采样，采样时刻分别为，则获得信号在t时刻的一个采样集合，记为，其中，T代表转置，，接收机对信号进行第m次采样获取的信号幅值；所述多频段信号由分布于到之间的多个频段上的k个窄带信号构成，其频段集合为，构建分离矩阵H，分离矩阵H为：其中，
“‑
1”代表矩阵求逆，所述多频段信号的载频为，其中，，为载频的编号，K为载频数；频率为所述多频段信号的频率下界，为频率上界；每隔1/f
bit
，对获得的采样集合x通过下式进行频谱分离，获取该采样时刻t的N个频谱分量系数：
其中， 为码元传输速率，H为分离矩阵，维度为，x为t时刻的采样集合构成的向量；计算所述多频段信号每一个频谱分量在当前采样时刻t的实部分量和虚部分量，实现幅度
‑
相位重构：以及 ；获得载频为f
i
的信号在当前采样时刻t下的解析值，所述解析值为，j为虚部。
[0016]本专利技术的样机实例表明，与现有技术相比，其显著优点在于：（1）本专利技术能够实现对频谱分布已知的多频段信号进行频谱分离，并对每一段频谱进行解析重构，即幅度
‑
相位重构，从而实现信息的提取；（2）本专利技术允许接收系统以低于奈奎斯特采样率进行采样，具备实现“模拟到信息”的能力，可以有效的降低后端数字链路和信号处理机的压力；（3）本专利技术对射频信号直接采样，省去了传统宽带信号接收技术中可能对信号质量造成影响的混频、倍频、信道化等步骤，不仅降低了射频链路的成本，也避免了微波信号在射频链路中的失真。
[0017]（4）本专利技术对信号的采样为一种非均匀时间序列的直接采样，其采样模式可依据信号频谱分布灵活调整。
附图说明
[0018]图1为本申请采用的星座图；图2为基于光采样的多频段通信信号信息重构完整流程的实施例流程图；图3为实施例中第一幅星座图构成的双频段QPSK通信信号重构效果图；图4为实施例中第二幅星座图构成的双频段QPSK通信信号重构效果图。
具体实施方式
[0019]容易理解，依据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本专利技术多频段通信接收机的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本专利技术的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多频段信号重构方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，根据多频段信号的频段设计采样模式；步骤2，锁模激光器生成光脉冲信号，将多频段信号调制到所述光脉冲信号中，对所述多频段信号进行光采样；再经光电探测器转变为可被模数转换器响应的电信号，并对其进行量化得到电脉冲信号；步骤3，对所述电脉冲信号进行解析重构，得到信号在各个频段的幅度与相位信息，实现信息重构。2.根据权利要求1所述的一种多频段信号重构方法，其特征在于，所述多频段信号由分布于到之间的多个频段上的k个窄带信号构成。3.根据权利要求2所述的一种多频段信号重构方法，其特征在于，所述步骤2具体为：步骤2.1，将脉冲激光的频谱分量分为多个脉冲子带，对每一个子带作不同的延时，生成延时的光脉冲信号，将处理后的光信号汇合到一个光纤里，生成采样光脉冲信号；步骤2.2，将所述采样光脉冲信号输入到电光强度调制器中，所述电光强度调制器将所述多频段信号调制到所述光脉冲信号中，将多频段信号的幅度映射到光脉冲的强度上；步骤2.3，调制后的光脉冲信号经过色散光纤延时线进行展宽，使其脉宽扩展到设定时间；再通过波分复用将时域上交叠在一起的光脉冲信号进行分配，产生多路等重复周期的调制光脉冲序列；将一个采样脉冲组内的脉冲子带经过光延时网络在时域上对齐，完成光采样；步骤2.4，将每一路光脉冲信号输入单独的光电探测器中，所述光电探测器将所述光脉冲信号重新映射回电脉冲信号，再将各电脉冲信号分别进入模数转换器进行量化。4.根据权利要求3所述的一种多频段信号重构方，其特征在于，所述步骤3具体为：步骤3.1，在采样时刻t对所述多频段信号作N次子采样，采样时刻分别为，获得信号在t时刻的采样集合，以向量形式记记为，其中，T代表转置，，接收机在各采样时刻采集到的信号幅值；步骤3.2，所述多频段信号的频段集合为 ，构建分离矩阵H，分离矩阵H为：其中，
“‑
1”代表矩阵求逆，所述多频段信号的载频为，其中，，为载频的编号，K为载频数；频率为所述多频段信号的频率下界，为频率上界；步骤3.3，每隔1/f
bit
，对获得的采样集合x通过下式进行频谱分离，获取该采样时刻t的
N个频谱分量系数：其中，为码元传输速率，H为分离矩阵，维度为，x为t时刻的采样集合构成的向量；步骤3.4，计算所述多频段信号每一个频谱分量在当前采样时刻t的实部分量和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王梓谦，周伟光，潘时龙，叶星炜，
申请(专利权)人：南京天朗防务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：