科创中国

电子信息技术,新型电子元器件

本发明提出一种采用单探测器的光场重建与时频同步系统与方法。系统包括光发射机、本振激光器、光耦合器、光探测器、模数转换器与数字信号处理系统。光发射机在数据帧头位置插入同步导引序列；本振激光器谱线位于信号光谱一侧，通过光耦合器与入射信号光合波形成伪单边带信号，再由光探测器与模数转换器转换为数字信号；数字信号处理系统对数字信号进行分块快速傅里叶变换，乘以频域传函H，再根据一帧内所有数据块频谱中最高谱线的频率进行频偏估计和补偿，同时记录最高谱线所在数据块编号，之后进行逆FFT恢复入射信号光场，最后在所记录的数据块附近搜索帧头实现帧同步。本发明降低了光场重建与时频同步系统的成本、体积、重量和功耗，系统复杂度低。

随着通信对速度和容量要求的提高，相干探测技术成为下一代光通信系统中的关键技术，得到了广泛的应用。基于相干探测的数字相干光接收机重建信号光场需要采用相位分集装置，每个相位分集装置包含1个光混频器、4个光探测器和2个ADC。其结构复杂，成本高，功耗大。此外，相干光接收机实现信号的解调和数据恢复必须首先完成时频同步。时频同步指的是帧同步和载波频率同步。传统数字相干光接收机为实现时频同步需要采用专用的单一功能的频偏估计算法计算本振与信号光载波频偏大小，再通过时域复指数乘法运算进行频偏补偿。最后再通过专用的单一功能的帧同步算法在整个帧内搜索帧头位置实现帧同步。帧同步算法一般基于自相关或互相关算法，需要大量的复数乘法运算，并且总计算量与搜索区域成正比关系。

华中科技大学，简称华中大，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”、“985工程"、"211工程"、入选"强基计划"、"111计划"、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、湖北省2011计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划***，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟、中国人工智能教育联席会理事单位