信号转换系统和信号转换方法

1.本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种信号转换系统和信号转换方法。


背景技术：

2.随着现代通信技术的不断发展，人们对通信系统的要求和需求也在不断提高。目前已经提出很多种调制格式比如开关键控(on-off keying,ook)、二进制相移键控(binary phase shift keying,bpsk)、正交幅度调制(quadrature amplitude modulation，qam)等，为了提高通信系统的性能，高阶调制格式也得到了广泛的应用。
3.全光信号处理(all-optical signal processing,asp)只在光域对信号进行处理，避免了optical-electrical-optical(o-e-o)过程，规避了“电子瓶颈”所带来的问题。相位敏感放大(phase-sensitive amplification,psa)技术可以对信号的特定相位实现放大或者压缩，从而实现全光信号的再生、格式转换等功能。
4.目前已经有很多基于psa的全光格式转换方案，主要针对单偏振状态下不同信号之间的转换，对偏振复用信号的格式转换研究还略有不足。现有技术中提供的qam(quadrature amplitude modulation)信号到pam(pulse amplitude modulation)信号的转换方法，只能对一种偏振状态下的光信号进行格式转换，不能对偏振复用信号进行处理，使得应用范围较小。


技术实现要素：

5.本发明提供一种信号转换系统和信号转换方法，用以解决现有技术中不能对偏振复用信号进行格式转换的技术缺陷。
6.一方面，本发明提供一种信号转换系统，用于将正交相移键控信号转换为目标脉冲幅度调制信号，所述信号转换系统包括：星座压缩单元和矢量搬移单元；
7.所述星座压缩单元，用于接收输入的正交相移键控信号，对所述正交相移键控信号对应的星座图上的星座点进行星座压缩处理，将所述星座图上的星座点压缩至一条直线上，得到偏振态下的第一脉冲幅度调制信号；
8.所述矢量搬移单元，用于对所述第一脉冲幅度调制信号进行矢量搬移处理，得到所述星座图上星座点的实部全为正值的目标脉冲幅度调制信号。
9.根据本发明提供的一种信号转换系统，所述星座压缩单元包括第一放大器、第一偏振分束器、第二偏振分束器、第一偏振态控制器、第二偏振态控制器、第一耦合器和第二耦合器；
10.所述第一放大器，用于接收输入的第一泵浦光、第二泵浦光以及所述正交相移键控信号，并对所述第一泵浦光、第二泵浦光以及所述正交相移键控信号进行四波混频处理，得到与所述正交相移键控信号频率相同的第一闲频光；
11.所述第一偏振分束器，用于对所述第一闲频光进行分束，得到第二闲频光和第三闲频光；
12.所述第二偏振分束器，用于对所述正交相移键控信号进行分束，得到第一正交相移键控子信号和第二正交相移键控子信号；
13.所述第一偏振态控制器，用于对所述第二闲频光的偏振进行调整；
14.所述第二偏振态控制器，用于对所述第三闲频光的偏振进行调整；
15.所述第一耦合器，用于将所述第一正交相移键控子信号和偏振调整后的第二闲频光进行相干叠加，得到第一脉冲幅度调制信号；
16.所述第二耦合器，用于将所述第二正交相移键控子信号和偏振调整后的第三闲频光进行相干叠加，得到第二脉冲幅度调制信号；
17.所述第一脉冲幅度调制信号包括所述第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号。
18.根据本发明提供的一种信号转换系统，所述矢量搬移单元包括第二放大器、第一滤波器、第二滤波器、第一偏振器、第二偏振器和第三偏振分束器；
19.所述第二放大器，用于对输入的第三泵浦光、第四泵浦光、第五泵浦光、第六泵浦光、第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号进行四波混频处理，得到第一混频信号和第二混频信号；
20.所述第一滤波器，用于对所述第一混频信号进行滤波处理，得到第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光；
21.所述第二滤波器，用于对所述第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加，得到第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光；
22.所述第一偏振器，用于对所述第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加处理，得到第五脉冲幅度调制信号；
23.所述第二偏振器，用于对所述第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光进行相干叠加处理，得到第六脉冲幅度调制信号；
24.所述第三偏振分束器，用于对所述第五脉冲幅度调制信号和第六脉冲幅度调制信号进行合并，得到所述目标脉冲幅度调制信号。
25.根据本发明提供的一种信号转换系统，还包括干涉仪、调制器和第三滤波器；
26.所述干涉仪，用于接收输入的第一光束，并对所述第一光束进行干涉处理，得到光梳；
27.所述第三滤波器，用于对所述光梳进行滤波处理，得到所述第一泵浦光、第二泵浦光、第三泵浦光、第四泵浦光、第五泵浦光和第六泵浦光；
28.所述调制器，用于接收输入的第二光束，并对所述第二光束进行调制处理，得到所述正交相移键控信号。
29.根据本发明提供的一种信号转换系统，还包括第三放大器；
30.所述第三放大器，用于对所述调制器输出的调制后的第二光束进行放大处理，得到所述正交相移键控信号。
31.根据本发明提供的一种信号转换系统，还包括第四滤波器和信号分析单元；
32.所述第四滤波器，用于对所述目标脉冲幅度调制信号进行滤波处理；
33.所述信号分析单元，用于接收滤波后的目标脉冲幅度调制信号，并对滤波后的目标脉冲幅度调制信号进行分析。
34.根据本发明提供的一种信号转换系统，还包括第一环形器、第二环形器、第三环形器和第四环形器；
35.所述第一环形器，用于对所述第一放大器进行四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到所述第一闲频光；
36.所述第二环形器，用于对所述第一放大器进行四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到所述正交相移键控信号；
37.所述第三环形器，用于对所述第二放大器进行四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到所述第一混频信号；
38.所述第四环形器，用于对所述第二放大器进行四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到所述第二混频信号。
39.另一方面，本发明提供一种信号转换方法，包括：
40.接收输入的正交相移键控信号，对所述正交相移键控信号对应的星座图上的星座点进行星座压缩处理，将所述星座图上的星座点压缩至一条直线上，得到偏振态下的第一脉冲幅度调制信号；
41.对所述第一脉冲幅度调制信号进行矢量搬移处理，得到所述星座图上星座点的实部全为正值的目标脉冲幅度调制信号。
42.根据本发明提供的一种信号转换方法，所述对所述正交相移键控信号对应的星座图上的星座点进行星座压缩处理，将所述星座图上的星座点压缩至一条直线上，得到偏振态下的第一脉冲幅度调制信号，包括：
43.对第一泵浦光、第二泵浦光以及所述正交相移键控信号进行四波混频处理，得到与所述正交相移键控信号频率相同的第一闲频光；
44.对所述第一闲频光进行分束，得到第二闲频光和第三闲频光；
45.对所述正交相移键控信号进行分束，得到第一正交相移键控子信号和第二正交相移键控子信号；
46.对所述第二闲频光和第三闲频光的偏振进行调整；
47.将所述第一正交相移键控子信号和偏振调整后的第二闲频光进行相干叠加，得到第一脉冲幅度调制信号；
48.将所述第二正交相移键控子信号和偏振调整后的第三闲频光进行相干叠加，得到第二脉冲幅度调制信号；
49.所述第一脉冲幅度调制信号包括所述第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号。
50.根据本发明提供的一种信号转换方法，所述对所述第一脉冲幅度调制信号进行矢量搬移处理，得到所述星座图上星座点的实部全为正值的目标脉冲幅度调制信号，包括：
51.对第三泵浦光、第四泵浦光、第五泵浦光、第六泵浦光以及所述第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号进行四波混频处理，得到第一混频信号和第二混频信号；
52.对所述第一混频信号进行滤波处理，得到第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光；
53.对所述第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加，得到第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光；
54.对所述第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加处理，得到第五脉冲幅
度调制信号；
55.对所述第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光进行相干叠加处理，得到第六脉冲幅度调制信号；
56.对所述第五脉冲幅度调制信号和第六脉冲幅度调制信号进行合并，得到所述目标脉冲幅度调制信号。
57.本发明提供的信号转换系统包括：星座压缩单元和矢量搬移单元；首先，星座压缩单元接收输入的正交相移键控信号，对正交相移键控信号对应的星座图上的星座点进行星座压缩处理，将星座图上的星座点压缩至一条直线上，得到偏振态下的第一脉冲幅度调制信号；然后矢量搬移单元对第一脉冲幅度调制信号进行矢量搬移处理，得到所述星座图上星座点的实部全为正值的目标脉冲幅度调制信号。从而实现了将正交相移键控信号转换为目标脉冲幅度调制信号。
附图说明
58.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
59.图1为本发明提供的信号转换过程示意图；
60.图2为本发明实施例提供的信号转换系统的结构示意图之一；
61.图3为本发明实施例提供的星座压缩单元的结构示意图；
62.图4为本发明实施例提供的泵浦光与正交相移键控信号的频谱关系示意图；
63.图5为本发明实施例提供的矢量搬移单元的结构示意图；
64.图6为本发明实施例提供的矢量非简并psa的频谱关系示意图；
65.图7为本发明实施例提供的信号转换系统结构示意图；
66.图8为本发明实施例提供的信号转换方法流程图。
具体实施方式
67.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
68.以下对本发明涉及到的专业名词及其缩写进行说明。
69.二进制相移键控(binary phase shift keying,bpsk)；
70.正交幅度调制(quadrature amplitude modulation，qam)；
71.多阶脉冲幅度调制(pulse amplitude modulation,pam)；
72.全光信号处理(all-optical signal processing,asp)；
73.相位敏感放大(phase-sensitive amplification,psa)；
74.pdm(polarization division multiplexing)；
75.qpsk(quadrature phase shift keying)；
76.偏振分束器(polarization beam splitter，pbs)；
77.偏振合束器(polarization beam splitter，pbs)；
78.正交相移键控(quadrature phase shift keying，qpsk)；
79.四电平脉冲幅度调制(4pulse amplitude modulation，pam4)；
80.非正常的pam(unnatural-pam,u-pam)。
81.为了提高通信系统的性能，高阶调制格式也得到了广泛的应用，qam现在已经发展到64qam,256qam甚至512qam。为了满足对通信网络更高的需求，在光通信网络的发展过程中，提出了多路复用技术。波分复用、空分复用、频分复用、偏分复用等技术的应用大大提高了通信网络的性能。其中，偏分复用采用两个相互正交的偏振态传输信号，是使通信网络的频谱效率翻了一倍，而且不会提高通信系统的复杂度，成为了光通信网络中非常重要的技术之一。因此，将偏振复用与高阶调制结合成为了普遍运用的技术。
82.对于更高阶调制格式来说，虽然信号的频谱效率得到了提高，但是同时也具有技术难度大，调制器成本高等缺点，而且在接收信号的时候，对接收机的要求也更为苛刻。所以先通过格式转换的方式先把高阶的信号降为低阶信号可以大大降低对调制器和解调器的要求。在现在的通信网络中，根据不同的传输距离会选择采用不同的格式的信号。在短距离的传输网络中，常用的是调制方式简单、成本更低的多阶脉冲幅度调制(pulse amplitude modulation,pam)信号，而在长距离传输网络中，为了满足对传输容量和传输速度的需求，qam的应用则更为广泛。所以在不同网络之间的互联需要对信号的调制格式进行转换。如何在不同格式之间的转换将是灵活光网络的关键技术。
83.现有技术中提供的基于psa的全光格式转换方案，主要是单偏振状态下不同信号之间的转换，无法实现对偏振复用信号的格式转换；另外一种技术方案是，利用矢量psa实现了pdm-qpsk信号的正交分解，将原始信号转换为两路pdm-bpsk信号。这样给后续信号处理增加额外工作量，导致信号转换成本较高。
84.为了克服现有技术中存在的技术缺陷，本技术提供一种信号转换方法，主要针对pdm-qpsk(正交相移键控(quadrature phase shift keying)向pdm-pam4(4pulse amplitude modulation)即四电平脉冲幅度调制)信号转换方法。首先采用星座图压缩技术，对正交相移键控信号对应的星座图上的星座点进行星座压缩处理，将星座图上的星座点压缩至一条直线上，得到偏振态下的第一脉冲幅度调制信号；然后基于矢量搬移技术，对第一脉冲幅度调制信号进行矢量搬移处理，得到星座图上星座点的实部全为正值的目标脉冲幅度调制信号。这样实现了pdm-qpsk信号转换为一路pdm-pam4信号，可以用于不同传输网络之间的互联。
85.图1为本发明提供的信号转换过程示意图，请参考图1所示，首先是基于矢量简并psa的星座图压缩过程。该过程可以将正交相移键控信号两个偏振态下星座图上的点分别压缩到一条直线上，此时正交相移键控信号的每个偏振态都只具有两个相位，是一种非正常的pam信号(即u-pam，unnatural-pam)。然后对u-pam信号进行矢量搬移处理。矢量搬移是基于矢量非简并psa实现的，矢量搬移的作用是给u-pam信号整体添加一个向右的恒定矢量，以将各个偏振态下的u-pam信号分别转换为实部全为正值的标准pam信号。这样就实现了pdm-qam到pdm-pam信号的转换。
86.下面结合图1-图8描述本发明的技术方案。
87.图2为本发明实施例提供的信号转换系统的结构示意图之一，请参考图2所示，该信号转换系统1包括星座压缩单元20和矢量搬移单元21。
88.其中，星座压缩单元20，用于接收输入的正交相移键控信号，对正交相移键控信号对应的星座图上的星座点进行星座压缩处理，将星座图上的星座点压缩至一条直线上，得到偏振态下的第一脉冲幅度调制信号。矢量搬移单元21，用于对第一脉冲幅度调制信号进行矢量搬移处理，得到星座图上星座点的实部全为正值的目标脉冲幅度调制信号。从而实现了pdm-qam到pdm-pam信号的转换，可以用于不同传输网络之间的互联。
89.图3为本发明实施例提供的星座压缩单元的结构示意图，请参考图3所示，该星座压缩单元20包括第一放大器201、第一偏振分束器202、第二偏振分束器203、第一偏振态控制器204、第二偏振态控制器205、第一耦合器206和第二耦合器207。
90.其中，第一放大器201，用于接收输入的第一泵浦光pump1、第二泵浦光pump2以及正交相移键控信号signal，并对第一泵浦光pump1、第二泵浦光pump2以及正交相移键控信号signal进行四波混频处理，得到与正交相移键控信号频率相同的第一闲频光。
91.第一偏振分束器202，用于对第一闲频光进行分束，得到第二闲频光和第三闲频光。第二偏振分束器203，用于对正交相移键控信号进行分束，得到第一正交相移键控子信号和第二正交相移键控子信号。
92.第一偏振态控制器204，用于对第二闲频光的偏振进行调整；第二偏振态控制器205，用于对第三闲频光的偏振进行调整。
93.第一耦合器206，用于将第一正交相移键控子信号和偏振调整后的第二闲频光进行相干叠加，得到第一脉冲幅度调制信号。
94.第二耦合器207，用于将第二正交相移键控子信号和偏振调整后的第三闲频光进行相干叠加，得到第二脉冲幅度调制信号。
95.其中，第一脉冲幅度调制信号包括第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号。
96.在一种实施例中，本实施例的第一放大器201为半导体光放大器(semiconductor optical amplifier,soa)，将两个具有正交偏振态的泵浦光(即pump1,pump2)及正交相移键控信号signal通过3db耦合器后注入半导体光放大器(semiconductor optical amplifier,soa)中。
97.在一种实施例中，本实施例的信号转换系统还包括第一环形器208和第二环形器209，第一环形器208，用于对第一放大器201进行四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到第一闲频光；第二环形器209，用于对第一放大器201进行四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到正交相移键控信号。
98.图4为本发明实施例提供的泵浦光与正交相移键控信号的频谱关系示意图，第一泵浦光pump1、第二泵浦光pump2与正交相移键控信号signal的频谱关系如图4所示，pump1、pump2和signal在第一放大器201中发生四波混频效应，会生成与signal波长相同的第一闲频光。然后采用第一偏振分束器(polarization beam splitter，pbs)、第二偏振分束器203、第一偏振态控制器(polarization controller，pc)和第二偏振态控制器205来改变第二闲频光和第三闲频光的偏振态。然后通过第一耦合器206和第二耦合器207将两个正交相移键控子信号分别和两个闲频光进行相干叠加进行相干叠加，完成信号的星座图压缩过
程。得到第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号。
99.示例的，输入的两个正交偏振态的第一泵浦光和第二泵浦光分别为输入的正交相移键控信号表达式为其中即正交相移键控信号的相位项可分解表示为信息相位与载波相位之和。在第一放大器201中经过四波混频效应会生成与正交相移键控信号频率相同的第一闲频光，表达式为第一闲频光的幅度与第一泵浦光和正交相移键控信号的功率比以及非线性介质的非线性系数成正比。其相位关系满足在x偏振态生成的闲频光相位(即第二闲频光)与y偏振态的信号光(即第一正交相移键控子信号)相位相干，在y偏振态生成的闲频光(第三闲频光)相位与x偏振态的信号光(第二正交相移键控子信号)相位相干。
100.在第二次通过3db耦合器之后，正交相移键控信号与生成的第一闲频光分离为两路传输。之后再利用第一偏振分束器202将第一闲频光的两个偏振态分开，利用第二偏振分束器203将正交相移键控信号的两个偏振态分开。并通过第一偏振态控制器204和第二偏振态控制器205修改第二闲频光和第三闲频光的偏振态，最后将两个正交相移键控子信号与两个闲频光进行相干叠加，该过程得到的输出信号可以表示为：
[0101][0102]
其中为四波混频过程对正交相移键控信号的幅度增益，mj(j＝x,y)由ai与as的比值和第一偏振分束器202或者第二偏振分束器203的角度决定，此处定义θ即为星座压缩后星座点所在直线与坐标实轴的夹角。改变正交相移键控信号与第一泵浦光或者第二泵浦光的相对相位来可以调整θ的大小，同时调节第一泵浦光和正交相移键控信号之间的功率比，将正交相移键控信号与第一闲频光的功率比控制在合适的大小，以此确保经过压缩之后的星座图所有点都在一条直线上且各点之间距离相等。这样就可以控制转换后的u-pam4星座图形状，从而将正交相移键控信号转换为第一脉冲幅度调制信号。
[0103]
图5为本发明实施例提供的矢量搬移单元的结构示意图，如图5所示，该矢量搬移单元21包括第二放大器211、第一滤波器212、第二滤波器213、第一偏振器214、第二偏振器215和第三偏振分束器216。
[0104]
其中，第二放大器211，用于对输入的第三泵浦光signal3、第四泵浦光signal4、第五泵浦光signal5、第六泵浦光signal6、第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号进行四波混频处理，得到第一混频信号和第二混频信号。
[0105]
第一滤波器212，用于对第一混频信号进行滤波处理，得到第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光。
[0106]
第二滤波器213，用于对第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加，得到第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光。
[0107]
第一偏振器214，用于对第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加处理，得到第五脉冲幅度调制信号。
[0108]
第二偏振器215，用于对第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光进行相干叠加处理，得到第六脉冲幅度调制信号。
[0109]
第三偏振分束器216，用于对第五脉冲幅度调制信号和第六脉冲幅度调制信号进行合并，得到目标脉冲幅度调制信号，即得到pdm-pam信号。
[0110]
在一种实施例中，第一滤波器212和第二滤波器213可以采用带通滤波器(berkeley packet filter)。
[0111]
在一种实施例中，信号转换系统还包括第三环形器217和第四环形器218。第三环形器217，用于对第二放大器211进行四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到第一混频信号。第四环形器218，用于对第二放大器211进行四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到第二混频信号。
[0112]
具体的，经过星座图压缩之后的两路u-pam4信号还要经过一个矢量搬移过程以转换为标准pdm-pam信号。图6为本发明实施例提供的矢量非简并psa的频谱关系示意图，如图5和图6所示，经过星座图压缩之后的信号分为两路传输，分别与多路泵浦光输入到第二放大器211中。正交相移键控信号的x偏振态表达式为与其一起输入第二放大器211的为y偏振态下的第三泵浦光和第和泵浦光，表达式分别为y偏振态下的正交相移键控信号表达式为与其一起输入第二放大器211的为x偏振态下的第五泵浦光和第六泵浦光，表达式分别为正交相移键控信号的相位也可以表示为即信息相位与载波相位之和。经过四波混频效应之后，会生成与第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号偏振态正交的第四闲频光和第五闲频光，之后通过第一偏振器214对第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加处理，通过第二偏振器215对第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光进行相干叠加处理，实现了将脉冲幅度调制信号与闲频光相干叠加实现矢量搬移，并通过第三偏振分束器216使其合并为pdm-pam4信号。最终系统输出为：
[0113][0114]
其中cs为矢量搬移后输出的最终信号，为在四波混频过程对输入第二放大器211的脉冲幅度调制信号的幅度增益。此时定义由泵浦光与脉冲幅度调制信号间的相对相位决定。将δ设成一个可控常量后，此过程相当于对输入添加一个固定矢量，实现星座图的整体向右搬移。搬移的力度由nj(j＝1,2)决定，可以通过脉冲幅度调制信号和泵浦光的功率比以及第一偏振器214和第二偏振器215的角度调整。当脉
冲幅度调制信号与泵浦光功率固定时，通过调整第一偏振器214和第二偏振器215的角度即可使脉冲幅度调制信号与闲频光的功率以恰当比例叠加，将经过星座压缩后的u-pam信号转换成正常pam信号，实现基于矢量psa的矢量搬移。
[0115]
图7为本发明实施例提供的信号转换系统结构示意图，如图7所示，该信号转换系统还包括干涉仪301、调制器303和第三滤波器302。
[0116]
其中，干涉仪301，用于接收输入的第一光束，并对第一光束进行干涉处理，得到光梳。
[0117]
第三滤波器302，用于对光梳进行滤波处理，得到第一泵浦光、第二泵浦光、第三泵浦光、第四泵浦光、第五泵浦光和第六泵浦光；其中，第一泵浦光、第二泵浦光、第三泵浦光分别和第四泵浦光、第五泵浦光和第六泵浦光的频率和振幅相同。
[0118]
调制器303，用于接收输入的第二光束，并对第二光束进行调制处理，得到正交相移键控信号。
[0119]
具体的，本实施例的干涉仪301可以采用马赫-曾德尔干涉仪(mach-zehnder modulator,mzm)，第三滤波器302可以为带通滤波器(band-pass filter,bpf)。调制器303可以采用行业中的iq调制器。
[0120]
请参考图7，连续光波(continuous waves,cw)被分为两部分，其中第一光束输入到干涉仪301中产生光梳，之后经过第三滤波器302选出中心频率符合需求且相位相干的三束泵浦光光作为转换系统所需要的泵浦光。第二光束作为载波信号通过iq调制器生成qam信号，iq调制器由伪随机位序列(pseudo random bit sequences,prbss)驱动。qam信号在被输入到系统之前可以添加第三放大器304，第三放大器304，用于对调制器303输出的调制后的第二光束进行放大处理，得到正交相移键控信号。
[0121]
示例的，第三放大器304可以采用自放大辐射(amplified spontaneous emission,ase)放大器，以自放大辐射噪声以控制正交相移键控信号的信噪比。
[0122]
在一种实施例中，信号转换系统还包括第三偏振态控制器401、第四偏振态控制器402、第五偏振态控制器403、第六偏振态控制器404和第七偏振态控制器405。第三偏振态控制器401、第四偏振态控制器402、第五偏振态控制器403、第六偏振态控制器404和第七偏振态控制器405分别用于对输出的第二泵浦光、第三泵浦光、第四泵浦光、第五泵浦光和第六泵浦光进行滤波和调制处理。
[0123]
在一种实施例中，信号转换系统还包括第四滤波器305和信号分析单元306。
[0124]
第四滤波器305，用于对目标脉冲幅度调制信号进行滤波处理；信号分析单元306，用于接收滤波后的目标脉冲幅度调制信号，并对滤波后的目标脉冲幅度调制信号进行检测和分析。
[0125]
可以看出，本实施例提供的信号转换系统和现有技术相比，具有以下有益技术：
[0126]
1、基于星座图压缩和矢量搬移，实现了qam到pam信号的转换。该过程基于标量psa过程，需要调整正交相移键控信号与泵浦光之间的功率比以得到理想效果。本实施例基于矢量psa进行处理，通过正交相移键控信号与闲频光进行叠加，调整偏振分束器的角度即可改变其功率比，无需对正交相移键控信号及泵浦功率进行调整。
[0127]
2、采用本实施例的信号转换系统，可以用于偏振复用信号的格式转换，例如实现了pdm-qam到pdm-pam信号的转换，使得本实施例的信号转换系统的应用场景更加广泛。
[0128]
下面对本发明提供的信号转换方法进行描述，下文描述的信号转换方法与上文描述的信号转换系统可相互对应参照。
[0129]
图8为本发明实施例提供的信号转换方法流程图，如图8所示，该信号转换方法包括：
[0130]
s801、接收输入的正交相移键控信号，对正交相移键控信号对应的星座图上的星座点进行星座压缩处理，将星座图上的星座点压缩至一条直线上，得到偏振态下的第一脉冲幅度调制信号。
[0131]
s802、对第一脉冲幅度调制信号进行矢量搬移处理，得到星座图上星座点的实部全为正值的目标脉冲幅度调制信号。
[0132]
在一种实施例中，对正交相移键控信号对应的星座图上的星座点进行星座压缩处理，将星座图上的星座点压缩至一条直线上，得到偏振态下的第一脉冲幅度调制信号，包括：
[0133]
对第一泵浦光、第二泵浦光以及正交相移键控信号进行四波混频处理，得到与所述正交相移键控信号频率相同的第一闲频光；
[0134]
对第一闲频光进行分束，得到第二闲频光和第三闲频光；
[0135]
对正交相移键控信号进行分束，得到第一正交相移键控子信号和第二正交相移键控子信号；
[0136]
对第二闲频光和第三闲频光的偏振进行调整；
[0137]
将第一正交相移键控子信号和偏振调整后的第二闲频光进行相干叠加，得到第一脉冲幅度调制信号；
[0138]
将第二正交相移键控子信号和偏振调整后的第三闲频光进行相干叠加，得到第二脉冲幅度调制信号。
[0139]
第一脉冲幅度调制信号包括第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号。
[0140]
在一种实施例中，对第一脉冲幅度调制信号进行矢量搬移处理，得到星座图上星座点的实部全为正值的目标脉冲幅度调制信号，具体包括：
[0141]
对第三泵浦光、第四泵浦光、第五泵浦光、第六泵浦光以及第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号进行四波混频处理，得到第一混频信号和第二混频信号；
[0142]
对第一混频信号进行滤波处理，得到第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光；
[0143]
对第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加，得到第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光；
[0144]
对第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加处理，得到第五脉冲幅度调制信号；
[0145]
对第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光进行相干叠加处理，得到第六脉冲幅度调制信号；
[0146]
对第五脉冲幅度调制信号和第六脉冲幅度调制信号进行合并，得到目标脉冲幅度调制信号。
[0147]
在一种实施例中，信号转换方法还包括：
[0148]
接收输入的第一光束，并对所述第一光束进行干涉处理，得到光梳；
[0149]
对所述光梳进行滤波处理，得到第一泵浦光、第二泵浦光、第三泵浦光、第四泵浦
光、第五泵浦光和第六泵浦光；
[0150]
接收输入的第二光束，并对第二光束进行调制处理，得到正交相移键控信号。
[0151]
在一种实施例中，信号转换方法还包括：
[0152]
对调制后的第二光束进行放大处理，得到正交相移键控信号。
[0153]
在一种实施例中，信号转换方法还包括：
[0154]
对目标脉冲幅度调制信号进行滤波处理；
[0155]
接收滤波后的目标脉冲幅度调制信号，并对滤波后的目标脉冲幅度调制信号进行分析。
[0156]
在一种实施例中，信号转换方法还包括：
[0157]
对四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到第一闲频光；
[0158]
对四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到正交相移键控信号；
[0159]
对四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到第一混频信号；
[0160]
对四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到第二混频信号。
[0161]
依据本实施例的信号转换方法，可以用于偏振复用信号的格式转换，例如实现了pdm-qam到pdm-pam信号的转换，使得本实施例的信号转换系统的应用场景更加广泛。
[0162]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0163]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0164]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种信号转换系统，用于将正交相移键控信号转换为目标脉冲幅度调制信号，其特征在于，所述信号转换系统包括：星座压缩单元和矢量搬移单元；所述星座压缩单元，用于接收输入的正交相移键控信号，对所述正交相移键控信号对应的星座图上的星座点进行星座压缩处理，将所述星座图上的星座点压缩至一条直线上，得到偏振态下的第一脉冲幅度调制信号；所述矢量搬移单元，用于对所述第一脉冲幅度调制信号进行矢量搬移处理，得到所述星座图上星座点的实部全为正值的目标脉冲幅度调制信号。2.根据权利要求1所述的信号转换系统，其特征在于，所述星座压缩单元包括第一放大器、第一偏振分束器、第二偏振分束器、第一偏振态控制器、第二偏振态控制器、第一耦合器和第二耦合器；所述第一放大器，用于接收输入的第一泵浦光、第二泵浦光以及所述正交相移键控信号，并对所述第一泵浦光、第二泵浦光以及所述正交相移键控信号进行四波混频处理，得到与所述正交相移键控信号频率相同的第一闲频光；所述第一偏振分束器，用于对所述第一闲频光进行分束，得到第二闲频光和第三闲频光；所述第二偏振分束器，用于对所述正交相移键控信号进行分束，得到第一正交相移键控子信号和第二正交相移键控子信号；所述第一偏振态控制器，用于对所述第二闲频光的偏振进行调整；所述第二偏振态控制器，用于对所述第三闲频光的偏振进行调整；所述第一耦合器，用于将所述第一正交相移键控子信号和偏振调整后的第二闲频光进行相干叠加，得到第一脉冲幅度调制信号；所述第二耦合器，用于将所述第二正交相移键控子信号和偏振调整后的第三闲频光进行相干叠加，得到第二脉冲幅度调制信号；所述第一脉冲幅度调制信号包括所述第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号。3.根据权利要求2所述的信号转换系统，其特征在于，所述矢量搬移单元包括第二放大器、第一滤波器、第二滤波器、第一偏振器、第二偏振器和第三偏振分束器；所述第二放大器，用于对输入的第三泵浦光、第四泵浦光、第五泵浦光、第六泵浦光、第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号进行四波混频处理，得到第一混频信号和第二混频信号；所述第一滤波器，用于对所述第一混频信号进行滤波处理，得到第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光；所述第二滤波器，用于对所述第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加，得到第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光；所述第一偏振器，用于对所述第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加处理，得到第五脉冲幅度调制信号；所述第二偏振器，用于对所述第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光进行相干叠加处理，得到第六脉冲幅度调制信号；所述第三偏振分束器，用于对所述第五脉冲幅度调制信号和第六脉冲幅度调制信号进
行合并，得到所述目标脉冲幅度调制信号。4.根据权利要求3所述的信号转换系统，其特征在于，还包括干涉仪、调制器和第三滤波器；所述干涉仪，用于接收输入的第一光束，并对所述第一光束进行干涉处理，得到光梳；所述第三滤波器，用于对所述光梳进行滤波处理，得到所述第一泵浦光、第二泵浦光、第三泵浦光、第四泵浦光、第五泵浦光和第六泵浦光；所述调制器，用于接收输入的第二光束，并对所述第二光束进行调制处理，得到所述正交相移键控信号。5.根据权利要求3所述的信号转换系统，其特征在于，还包括第三放大器；所述第三放大器，用于对所述调制器输出的调制后的第二光束进行放大处理，得到所述正交相移键控信号。6.根据权利要求5所述的信号转换系统，其特征在于，还包括第四滤波器和信号分析单元；所述第四滤波器，用于对所述目标脉冲幅度调制信号进行滤波处理；所述信号分析单元，用于接收滤波后的目标脉冲幅度调制信号，并对滤波后的目标脉冲幅度调制信号进行分析。7.根据权利要求4所述的信号转换系统，其特征在于，还包括第一环形器、第二环形器、第三环形器和第四环形器；所述第一环形器，用于对所述第一放大器进行四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到所述第一闲频光；所述第二环形器，用于对所述第一放大器进行四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到所述正交相移键控信号；所述第三环形器，用于对所述第二放大器进行四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到所述第一混频信号；所述第四环形器，用于对所述第二放大器进行四波混频处理后的混合信号进行选频处理，得到所述第二混频信号。8.一种信号转换方法，其特征在于，包括：接收输入的正交相移键控信号，对所述正交相移键控信号对应的星座图上的星座点进行星座压缩处理，将所述星座图上的星座点压缩至一条直线上，得到偏振态下的第一脉冲幅度调制信号；对所述第一脉冲幅度调制信号进行矢量搬移处理，得到所述星座图上星座点的实部全为正值的目标脉冲幅度调制信号。9.根据权利要求8所述的信号转换方法，其特征在于，所述对所述正交相移键控信号对应的星座图上的星座点进行星座压缩处理，将所述星座图上的星座点压缩至一条直线上，得到偏振态下的第一脉冲幅度调制信号，包括：对第一泵浦光、第二泵浦光以及所述正交相移键控信号进行四波混频处理，得到与所述正交相移键控信号频率相同的第一闲频光；对所述第一闲频光进行分束，得到第二闲频光和第三闲频光；对所述正交相移键控信号进行分束，得到第一正交相移键控子信号和第二正交相移键
控子信号；对所述第二闲频光和第三闲频光的偏振进行调整；将所述第一正交相移键控子信号和偏振调整后的第二闲频光进行相干叠加，得到第一脉冲幅度调制信号；将所述第二正交相移键控子信号和偏振调整后的第三闲频光进行相干叠加，得到第二脉冲幅度调制信号；所述第一脉冲幅度调制信号包括所述第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号。10.根据权利要求8所述的信号转换方法，其特征在于，所述对所述第一脉冲幅度调制信号进行矢量搬移处理，得到所述星座图上星座点的实部全为正值的目标脉冲幅度调制信号，包括：对第三泵浦光、第四泵浦光、第五泵浦光、第六泵浦光以及所述第一脉冲幅度调制信号和第二脉冲幅度调制信号进行四波混频处理，得到第一混频信号和第二混频信号；对所述第一混频信号进行滤波处理，得到第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光；对所述第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加，得到第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光；对所述第三脉冲幅度调制信号和第四闲频光进行相干叠加处理，得到第五脉冲幅度调制信号；对所述第四脉冲幅度调制信号和第五闲频光进行相干叠加处理，得到第六脉冲幅度调制信号；对所述第五脉冲幅度调制信号和第六脉冲幅度调制信号进行合并，得到所述目标脉冲幅度调制信号。

技术总结
本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种信号转换系统和信号转换方法。其中，转换系统包括：星座压缩单元和矢量搬移单元；首先，星座压缩单元接收输入的正交相移键控信号，对正交相移键控信号对应的星座图上的星座点进行星座压缩处理，将星座图上的星座点压缩至一条直线上，得到偏振态下的第一脉冲幅度调制信号；然后矢量搬移单元对第一脉冲幅度调制信号进行矢量搬移处理，得到所述星座图上星座点的实部全为正值的目标脉冲幅度调制信号。从而实现了将正交相移键控信号转换为目标脉冲幅度调制信号。调制信号。调制信号。


技术研发人员：崔嘉斌 纪越峰 刘朝阳
受保护的技术使用者：北京邮电大学
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/7/20