[发明专利]基于波形匹配的光学数字信号接收装置

说明书

一种基于波形匹配的光学数字信号接收装置，依次包括：光任意波形发生、电光调制、光电转换、电滤波、采样判决、数字信号处理单元和位定时提取模块。本发明可以在光域上有效地实现信号匹配滤波及采样判决，可以最大程度地消除噪声对信号接收的影响，实现信号的准确探测接收。同时相比于传统的电接收装置，突破了“电子瓶颈”的限制，大大提升了信号接收的带宽，实现更高速的数字信号接收。

技术领域

本发明涉及信号接收，具体是一种基于波形匹配的光学数字信号接收装置。

背景技术

在通信、雷达等领域，由于信道的自身限制或者是出于保密通讯、抗干扰等方面的需求，往往需要超低信噪比数字信号的探测接收。在接收端对信号进行匹配滤波，可以最大程度地消除噪声影响，是实现超低信噪比数字信号准确探测接收的有效途径。

目前，超宽带通信、雷达等对频率和带宽的需求越来越高。在电域宽带通信系统中，由于“电子瓶颈”的限制，实现高速串行数据匹配滤波接收面临处理频率、带宽和精度的挑战，已难以满足现有和未来的应用需求。

光子技术具有电子技术所不具备的超宽带、超高速、高精度等优点，能有效克服电子技术的不足。基于光子技术的高频宽带信号处理已成为目前研究关注的热点。但目前还没有见到基于光子技术实现匹配滤波数字信号接收的方案。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于光脉冲外形，在光域上实现信号匹配滤波的数字信号接收装置。该装置可以在光域上有效地实现信号匹配滤波及采样判决，可以最大程度地消除噪声对信号接收的影响，实现信号的准确探测接收。同时相比于传统的电接收装置，突破了“电子瓶颈”的限制，大大提升了信号接收的带宽，实现更高速的数字信号接收。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于波形匹配的光学数字信号接收装置，包括光任意波形发生模块，其特点在于产生任意脉冲外形的周期光脉冲序列，沿所述的光任意波形发生模块的光输出方向依次是电光强度调制器、光电转换器、电滤波器、采样判决模块和数字信号处理单元，所述的数字信号处理单元的第一输出端与所述的光任意波形发生模块的控制端相连，第二输出端与所述的采样判决模块的判决门限输入端相连，所述的光任意波形发生模块的同步输出端与位定时提取模块的第一端口相连接，所述的位定时提取模块的第二端口与所述的采样判决模块相连，所述的位定时提取模块的第三端口与所述的数字信号处理单元的第三输出端相连，所述的位定时提取模块通过第三端口接收所述的数字信号处理单元的控制，实现采样判决模块在电滤波信号每个周期的峰值处进行采样判决，待接收信号从所述的电光强度调制器的调制端输入；

所述的光任意波形发生模块根据数字信号处理单元的配置产生时域外形及相位可控的周期光脉冲序列，并输入电光强度调制器；电光强度调制器的调制端接收待接收电信号，输出强度经过待接收信号调制的光脉冲序列；该光脉冲序列先送入光电转换器转化为电信号后再送入电滤波器中进行滤波；采样判决模块提取电滤波器输出信号在每个周期内的峰值，并根据数字信号处理单元设定的判决门限进行“0”“1”判决；数字信号处理单元接收判决的结果，对判决结果进行处理恢复出发送端送出的数字信号。

所述的光任意波形发生模块产生的光脉冲序列周期T_s与待接收的数字信号周期相同，光任意波形发生模块在数字信号处理单元的控制下，使单个光脉冲的外形p_s(t)与被接收数字信号中“1”码的电脉冲波形s₁(t)相似，即p_s(t)＝K₁s₁(t)，K₁为常数，同时，使输出光脉冲序列的相位在电光强度调制时与接收到的信号中的数字信号相位在一个周期内一致。此外，光任意波形发生模块的同步输出端会输出一个周期信号，其周期与产生的光脉冲序列周期相同。