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专利号: 2018103396761
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于电域补偿的混沌光纤通信方法,利用混沌光纤通信系统,其特征在于,按照以下步骤具体实施:步骤1、设置混沌光纤通信系统的参数,

设定混沌基频f=1/TChaos(Hz),TChaos为混沌的符号周期,即比特率Rb(bit/s)=f;混沌调制的过采样率kchaos=fS-ele/f,fS-ele为电域采样率;调制的光载波波长λ;

步骤2、对二进制数据流进行双极性变换,

发送的二进制数据流Bn={b1,b2,K,bn},其中bm∈{0,1},m=1,2,K,n;当二进制信号经过双极性变换后得到双极型数据流Sn={s1,s2,K,sn},其中sm∈{-1,1},m=1,2,K,n;

步骤3、将Sn编码成混沌信号u(t),

采用如下卷积函数编码混沌信号u′(t):

其中,混沌成型滤波器的脉冲响应p(t)如下:

其中,f为混沌基频,角频率ω=2πf,混杂系数β∈(0,f·ln2];

通过上述脉冲编码产生混沌信号u′(t),而后将u′(t)进行幅度归一化得到电信号ur′(t),因为实际器件发射功率总大于零的缘故,将电信号ur′(t)加入直流信号u0,从而使得输出混沌电压波形信号u(t)=ur′(t)+u0流向始终为正;再将混沌信号u(t)调制到相应波长λ的光波频率之上,得到传输速率为Rb的混沌激光信号uu(t);

步骤4、确定迭代次数Iter的值,

假设光纤长度z千米,由光波波长λ和光纤型号得到衰减参数αdB(dB/km)、色散参数β2

2 -1 -1 -1

(ps·km )、非线性参数γ(w km ),根据实际光纤输出功率与应用迭代次数Iter仿真得到输出功率的偏差绝对值小于某一阈值来确定参数Iter的值,步骤5、确定输入光功率,

当输入光功率P0满足式(6)时,能够有效避免光纤非线性效应所产生的误码,从而得到避免非线性效应的输入光功率信号步骤6、进行电域色散补偿,

经过光纤和掺铒放大器的信号r′(z,t),先经过光电接收器LDR的下载波后即得到电域信号ud(z,t),再对电域信号进行补偿,步骤7、对色散补偿后的信号进行匹配滤波,

对经过色散补偿之后的信号rCom-Disp(z,t)进行匹配滤波:ξ(z,t)=rCom-Disp(z,t)*p(-t),   (8)式(8)中,“*”表示卷积,匹配滤波器的脉冲响应h(t)=p(-t),得到混沌匹配滤波输出信号ξ(z,t),又称为时域波形ξ(z,t);

步骤8、进行采样判断,恢复出源信息,完成通信,

通过对时域波形ξ(z,t)进行采样,并与特定门限θ进行比较后,恢复出源信息,在第m个采样时刻tm=m/f,m=1,2,3,…,恢复出的双极性信息为:最后通过双极性逆变换,得到原始二进制序列bm′,至此通信完成。

2.根据权利要求1所述的基于电域补偿的混沌光纤通信方法,其特征在于:所述的步骤

4中,具体过程如下:

首先,将混沌激光信号uu(t)以光功率P0-N形成发送功率信号 输入光纤,测得实际输出波形r0-N(z,t);

其次,将z千米的光纤分解成Iter个小段,把输入的混沌激光信号uu(t)以同样光功率P0-N形成发送的功率信号 根据迭代指数i的增加进行循环迭代,i=1,2,...,Iter,迭代式如下:

4.1)色散和衰减部分的迭代:

其中,ωk为模拟角频率,k为频率点标号,

4.2)非线性部分的迭代:

4.3)色散和衰减部分的迭代:

式中,e所在指数上变量 为虚数单位。

3.根据权利要求1所述的基于电域补偿的混沌光纤通信方法,其特征在于:所述的步骤

6中,补偿步骤如下:

6.1)将电域信号ud(z,t)经过采样间隔为TS-ele=1/fS-ele的A/D采样,得到需要补偿的离散序列ud(z,n/fS-ele),n=1,2,3,…,L;

6.2)利用离散傅立叶变换算法得到输入序列ud(z,n/fS-ele)的频谱采样序列Ud(z,ωk),其中ωk=π/TS·linspace(-1,1,L),linspace(-1,1,L)表示是在(-1,1)中均匀采样L个点,k为频率点标号;

6.3)对频谱序列Ud(z,ωk)进行逐点修正:

从而得到色散补偿后的频域信号RCom-Disp(z,ωk),其中色散补偿的频率响应z为光纤长度,β2为信道色散系数;

6.4)再对RCom-Disp(z,ωk)进行逆离散傅立叶变换,得到补偿后的时域序列rCom-Disp(z,n/fS-ele),再通过D/A变换得到时域模拟波形rCom-Disp(z,t)。

4.根据权利要求1所述的基于电域补偿的混沌光纤通信方法,其特征在于:所述的混沌光纤通信系统结构是,包括光发射器、光纤信道和光接收机三部分;光发射器包括依次连接的混沌脉冲编码器、MZ调制器、可变光衰减器;光接收机包括依次连接的掺铒放大器、光电接收器、色散补偿模块、混沌匹配滤波器、符号检测器。

5.根据权利要求4所述的基于电域补偿的混沌光纤通信方法,其特征在于:所述的光发射器功能是:将二进制比特信息bm∈{1,0}进行双极性变换得到sm∈{-1,

1};利用sm编码生成混沌电信号ur′(t),再给ur′(t)加上直流电压u0保证电流流向一致,得到混沌电信号u(t);将u(t)经过MZ调制器进行上载波调制得到光信号uu(t);通过可变光衰减器调节得到光功率信号 输入光纤;

所述的光纤信道是用于将经过信道传输的光信号x(t)输入光接收机中,光接收机得到信号r(z,t);

所述的光接收机功能是:利用掺铒放大器对信号r(z,t)进行功率放大得到新的光信号r′(z,t);通过光电接收器将光信号r′(z,t)转换为电信号ud(z,t);色散补偿模块对电信号ud(z,t)进行电域色散补偿得到rCom-Disp(z,t);混沌匹配滤波器对rCom-Disp(z,t)进行混沌匹配滤波得到ξ(z,t),符号检测器对ξ(z,t)进行符号检测,最终得到发送的双极性序列s′m和二进制比特信息b′m。