一种用于补偿多路输出相干接收机输出强度不平衡的方法专利检索- 传输专利检索查询-专利查询网

一种用于补偿多路输出相干接收机输出强度不平衡的方法
申请号	CN201710656039.2	申请日	2017-08-03	公开(公告)号	CN107395289A	公开(公告)日	2017-11-24
申请人	电子科技大学;			发明人	薛乃天; 傅芸; 王子南; 饶云江;
摘要	本发明涉及一种用于补偿多路输出相干接收机输出强度不平衡的方法，包括以下步骤：1)将特定特征的信号输入多路输出相干接收机；2)并行采集多路输出相干接收机每一路的输出信号，采集时长为T；3)对采集到的各路输出求平均值，并用该值表征信号的直流偏置；4)隔除时间T内各路输出的直流偏置；5)计算时间T内各路输出的标准差，并用该值表征信号的交流幅度；6)统一时间T内各路输出的交流幅度。本发明对于输入信号特征的要求宽松，对于不同种类的多路输出相干接收机均适用，且实时性高，不需要复杂的系统构架和数字信号处理方法，可实时修正和补偿多路输出相干接收机输出的直流偏置和交流幅度，保证直流偏置和交流幅度的一致性。
权利要求	1.一种用于补偿多路输出相干接收机输出强度不平衡的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 1)将特定特征的信号输入多路输出相干接收机； 2)并行采集多路输出相干接收机每一路的输出信号，采集时长为T； 3)对采集到的各路输出求平均值，并用该值表征信号的直流偏置； 4)隔除时间T内各路输出的直流偏置； 5)计算时间T内各路输出的标准差，并用该值表征信号的交流幅度； 6)统一时间T内各路输出的交流幅度。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，特定特征的信号满足以下要求：该信号经过周期性搬移处理，在[0，2π]上服从均匀分布。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，时长T的范围满足以下要求：在该时间内的信号经过周期性搬移处理后在[0，2π]上服从均匀分布。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，所述直流偏置通过采集得到的各路输出减去对应的平均值得到。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6)中，将采样的各路输出除以对应的标准差，得到的结果即为交流幅度统一的信号。
说明书全文	一种用于补偿多路输出相干接收机输出强度不平衡的方法技术领域 [0001] 本发明涉及信号处理方法，属于信号处理技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于补偿多路输出相干接收机输出强度不平衡的方法。背景技术 [0002] 多路输出相干接收机在通信、传感以及雷达领域均有重大的运用价值。它利用本振光为信号光提供增益，并且其每两路之间固定的相位差以及偏振分集接收技术的运用为同时解调信号的强度、相位和偏振态提供了可能。多路输出相干接收机有许多种类，例如运用90°光学混频器和平衡探测器构成的偏振分集型同向/正交信号解调系统(I/Q解调系统)，运用2×2耦合器或者3×3耦合器进行混频的相位解调系统，以及相位生成载波解调系统。 [0003] 但是，由于不可避免的硬件缺陷，实际运用中的多路输出相干接收机的每一路输出可能会存在不平衡，即失配问题。其具体表现为每两路输出信号的强度不平衡与相位不平衡。其中，强度不平衡会造成输出信号的信噪比下降，并会影响解调出信号的包络形状。同时，接收机的硬件参数会随着时间发生缓慢的变化。因此，针对多路输出相干接收机的信号强度进行实时补偿是必要的。发明内容 [0004] 基于以上技术问题，本发明提供了一种用于补偿多路输出相干接收机输出强度不平衡的方法，从而解决了以往多路输出相干接收机输出的直流偏置和交流幅度不一致、失配的技术问题。 [0005] 为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下： [0006] 一种用于补偿多路输出相干接收机输出强度不平衡的方法，该方法包括以下步骤： [0007] 1)将信号输入多路输出相干接收机； [0008] 2)并行采集多路输出相干接收机每一路的输出信号，采集时长为T； [0009] 3)对采集到的各路输出求平均值，并用该值表征信号的直流偏置； [0010] 4)隔除时间T内各路输出的直流偏置； [0011] 5)计算时间T内各路输出的标准差，并用该值表征信号的交流幅度； [0012] 6)统一时间T内各路输出的交流幅度。 [0013] 所述步骤1)中，输入的信号满足以下要求：该信号经过周期性搬移处理，在[0，2π]上服从均匀分布。 [0014] 所述步骤2)中，时长T的范围满足以下要求：在该时间内的信号经过周期性搬移处理后在[0，2π]上服从均匀分布。 [0015] 所述步骤4)中，直流偏置通过以下方法隔除：通过采集得到的各路输出减去对应的平均值。 [0016] 所述步骤6)中，将采样的各路输出除以对应的标准差，得到的结果即为交流幅度统一的信号。 [0017] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明对于输入信号特征的要求宽松，对于不同种类的多路输出相干接收机均适用，且实时性高，不需要复杂的系统构架和数字信号处理方法，可实时修正和补偿多路输出相干接收机输出的直流偏置和交流幅度，保证直流偏置和交流幅度的一致性。附图说明 [0018] 图1是本发明利用多路输出相干接收机进行信号补偿的系统简图； [0019] 图2为利用多路输出相干接收机应用实例的实验系统简图；具体实施方式 [0020] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。 [0021] 一种用于补偿多路输出相干接收机输出强度不平衡的方法，该方法包括以下步骤： [0022] 1)将信号输入多路输出相干接收机； [0023] 2)并行采集多路输出相干接收机每一路的输出信号，采集时长为T； [0024] 3)对采集到的各路输出求平均值，并用该值表征信号的直流偏置； [0025] 4)隔除时间T内各路输出的直流偏置； [0026] 5)计算时间T内各路输出的标准差，并用该值表征信号的交流幅度； [0027] 6)统一时间T内各路输出的交流幅度。 [0028] 本实施例方法对于输入信号特征的要求宽松，比如脉冲光在光纤中的瑞利散射光就符合要求；该方法对于不同种类的多路输出相干接收机均适用，例如对于相干接收机中混频单元为90°光学混频器和3×3耦合器的系统均可以用上述方法进行补偿；该方法的实时性高，且不需要复杂的系统构架和数字信号处理方法。通过以上方法，即可修正和补偿多路输出相干接收机各路输出直流偏置及交流幅度，保证输出信号强度、相位平衡。 [0029] 本实施例统一时间T内各路输出的交流幅度，即可消除输出通道交流响应系数不一致的影响。 [0030] 基于以上实施例，所述步骤1)中，输入的信号满足以下要求：该信号经过周期性搬移处理，在[0，2π]上服从均匀分布,且T的取值尽量小。 [0031] 基于以上实施例，所述步骤2)中，时长T的范围满足以下要求：在该时间内的信号经过周期性搬移处理后在[0，2π]上服从均匀分布。 [0032] 基于以上实施例，所述步骤4)中，直流偏置通过以下方法隔除：通过采集得到的各路输出减去对应的平均值。 [0033] 基于以上实施例，所述步骤6)中，将采样的各路输出除以对应的标准差，得到的结果即为交流幅度统一的信号。 [0034] 为完整本发明，下面利用具体实施例并结合具体结构、数据和步骤对本发明做详细说明。 [0035] 具体实施例 [0036] 图1为利用多路输出相干接收机进行信号补偿的系统简图； [0037] 图2为利用多路输出相干接收机应用实例的实验系统简图； [0038] 由图1可知，多路输出相干接收机由混频单元与探测器组成，该种接收机能够实现信号光与本振光的混频，并对于每路输出都加上一个固定相位用于信号相位解调。多路输出相干接收机的每路输出的信号失配可能会导致解调出的信号信噪比降低，以至于发生失真,因此采用以下方法进行信号补偿。 [0039] 设多路输出相干接收机的输出通道个数为N。理想情况下，相干接收机输出的直流分量被完全去除，每一路的交流分量强度完全一致，任取多路输出相干接收机其中2路信号，在理想情况下，输出信号如下式所示： [0040] [0041] 上式(1)中，Ix与Iy分别代表第x路与第y路的输出信号，x≤N，y≤N，x≠y；A代表交流信号的幅度；代表随着时间变化的信号相位；θ代表由于混频单元造成的固定相位差。 [0042] 由于硬件不可避免的缺陷，信号的直流分量可能并未被完全去除，同时，任意2路的信号交流分量的能量可能发生失配，在此情况下，任意2路的输出信号如下式所示： [0043] [0044] 上式(2)中，ix与iy分别代表强度失配的多路输出相干接收机第x路和第y路的输出信号，Dx与Dy分别表示第x路与第y路残留的直流信号；Ax与Ay分别表示第x路与第y路的交流信号的幅度。 [0045] 对采样时长T内输出信号的相位进行经过周期性搬移，即归一化之后，在[0，2π]上服从均匀分布，根据式(2)的输出信号，第x路与第y路的统计规律可以由下式(3)表示： [0046] [0047] 上式(3)中，Ex与Ey分别表示第x路与第y路输出信号的平均值；与分别表示第x路与第y路输出信号的方差，则δx与δy分别表示x路与第y路输出信号的标准差。由式(3)可知，在采样时长足够长的情况下，信号的直流分量可以由信号的平均值表示；信号的交流分量的幅值可以由信号的标准差表示，因此，补偿多路输出相干接收机的信号强度不平衡的方法可以由下式(4)表示： [0048] [0049] 由式(4)可以看出，在采样时长足够长，输入信号的相位在[0，2π]上服从均匀分布的情况下，可以用先减去信号均值，然后除以信号标准差的方法实时补偿多路输出相干接收机的强度不平衡。 [0050] 为了实现实时补偿，采样时长在满足解调信号的相位在归一化之后大致服从均匀分布的前提下，取最小值。 [0051] 本实施例的方法对于输入信号特征的要求宽松，在图2所示的相位敏感型光时域反射仪中，窄线宽激光器产生的激光经过1：99耦合器，1％的光作为本振光，99％的激光由光调制器调制成脉冲光，脉冲光经过环形器，进入测试光纤，在光线中传输过程中产生的后向瑞利散射光再经过环形器，作为信号光。脉冲光在光纤中传输所产生的瑞利散射光由于在空间上的随机性，所以散射光相位的概率分布满足在[0，2π]均匀分布。取时间T为100个脉冲周期，既能保证采样点足够多，满足样本的几率分布接近概率分布，又能保证T对观察者足够短，保证实时性，对时间T内的散射光的数据求平均值作为直流偏置，求标准差作为交流幅度。 [0052] 本实施例的方法对于不同种类的多路输出相干接收机均适用，例如对于相干接收机中混频单元为90°光学混频器和3×3耦合器的系统均可以用上述方法进行补偿；该方法的实时性高，且不需要复杂的系统构架和数字信号处理方法。 [0053] 如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

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