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专利号: 2025110334717
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于降低复杂度的空芯光纤通信方法,其特征在于,包括:获取待发送的原始比特数据,通过正交幅度调制映射算法将原始比特数据映射至初始星座图上;

根据预设的转动角度对初始星座图旋转获得第一星座优化图,利用麻雀搜索算法对第一星座优化图进行调整获得第二星座优化图,将第二星座优化图转换为传输信号,通过空芯光纤将传输信号发射至接收端;

对接收的传输信号进行数据预处理获得去噪信号,具体包括:将接收的传输信号输入低通滤波器抑制加性高斯白噪声:表达公式为:;

公式中, 表示发射端发送的第k个传输信号; 表示第二星座优化图中第k个星座点对应的符号幅度, 表示第二星座优化图中第k个星座点对应的符号相位; 为第k个传输信号的加性高斯白噪声; 为第k个传输信号的相位噪声; 为降噪后的第k个传输信号;

为接收的第k个传输信号;

采用锁相环恢复传输信号的时钟和频率获得去噪信号;

基于二次方算法对去噪信号进行相位恢复获得第二星座优化图,具体包括:基于二次方算法对去噪信号提取相位噪声,表达公式为:;

公式中, 为第k个去噪信号; 表示第二星座优化图中第k个星座点对应的符号幅度;为圆周率; 为第k个去噪信号的相位噪声; 为相位偏移量;

根据相位噪声 对第k个去噪信号进行相位补偿获得第二星座优化图;对第二星座优化图进行解映射重新转换为原始比特数据。

2.根据权利要求1所述的空芯光纤通信方法,其特征在于,通过正交幅度调制映射算法将原始比特数据映射至初始星座图上,具体包括:将 个星座点分布在复平面上的h行h列网格中构建初始星座图;按照设定的比特数量对原始比特数据进行划分获得比特组,采用格雷编码将每个比特组映射到初始星座图上的特定星座点。

3.根据权利要求1所述的空芯光纤通信方法,其特征在于,根据预设的转动角度对初始星座图旋转获得第一星座优化图,具体包括:根据预设的转动角度计算旋转因子,表达公式为;

公式中, 为旋转因子, 为转动角度;j表示虚数单位;

将初始星座图中各星座点分别与旋转因子相乘获得第一星座优化图。

4.根据权利要求1所述的空芯光纤通信方法,其特征在于,利用麻雀搜索算法对第一星座优化图进行调整获得第二星座优化图,具体包括:将第一星座优化图中的每个星座点作为麻雀个体,将麻雀个体划分为发现者、追随者和警戒者;由发现者、追随者和警戒者组成麻雀种群;

根据星座点之间的欧氏距离构建适应度函数,将星座点之间的欧氏距离代入所述适应度函数获得适应度值,在限制条件下以适应度值最大化为目标更新麻雀种群,所述限制条件为:若 时, ;

公式中, 为第k个星座点的调制相位, 为当前星座图中最外层星座点集合; 为圆周率;为相位偏移量;

根据麻雀种群调整所述星座点位置;重复迭代利用麻雀搜索算法对第一星座优化图进行调整过程,直至适应度值收敛或者达到最大迭代次数输出第二星座优化图。

5.根据权利要求4所述的空芯光纤通信方法,其特征在于,在限制条件下以适应度值最大化为目标更新麻雀种群,具体包括:根据调制相位 计算探索向量 ,随机生成第一单位向量Q,利用第一单位向量Q和探索向量 更新发现者位置,表达公式为:;

公式中, 为第k个星座点第t次迭代中的发现者位置, 为第k个星座点第t‑1次迭代中的发现者位置;为步长系数;为当前星座图中最外层星座点集合;I为当前星座图中内层星座点集合;

将第t‑1次迭代中发现者、追随者和警戒者的位置代入适应度函数获得最大适应度值对应的最优麻雀个体位置 ;根据最优麻雀个体位置 更新追随者位置,表达公式为:;

公式中, 为第k个星座点第t次迭代中的追随者位置; 为第k个星座点第t‑1次迭代中的追随者位置;为学习系数;

随机生成第二单位向量 ,根据第二单位向量 对警戒者进行位置更新,表达公式为:;

公式中, 为第k个星座点第t次迭代中的警戒者位置; 为第k个星座点第t‑1次迭代中的警戒者位置;为警戒系数。

6.根据权利要求5所述的空芯光纤通信方法,其特征在于,将第t‑1次迭代中发现者、追随者和警戒者的位置代入适应度函数获得最大适应度值对应的最优麻雀个体位置 ,具体包括:;

公式中, 为发现者、追随者和警戒者的位置, 为第t‑1次迭代输出的星座图,、 、 和 为麻雀个体的位置对应的星座点坐标向量;、、和 为星座点序号;

为第t‑1次迭代输出星座图中最外层星座点集合, 为第t‑1次迭代输出星座图中内层星座点集合; 为适应度值, 和 为设定权重; 为当前星座图中最外层四个星座点的最小欧氏距离; 为当前星座图中内层星座点的最小欧氏距离。

7.一种用于降低复杂度的空芯光纤通信系统,其特征在于,包括:发射模块,用于获取待发送的原始比特数据,通过正交幅度调制映射算法将原始比特数据映射至初始星座图上;

优化模块,用于根据预设的转动角度对初始星座图旋转获得第一星座优化图,利用麻雀搜索算法对第一星座优化图进行调整获得第二星座优化图;

传输模块,用于将第二星座优化图转换为传输信号,通过空芯光纤将传输信号发射至接收端;

接收模块,用于对接收的传输信号进行数据预处理获得去噪信号,基于二次方算法对去噪信号进行相位恢复获得第二星座优化图,对第二星座优化图进行解映射重新转换为原始比特数据;

所述接收模块对接收的传输信号进行数据预处理获得去噪信号,具体包括:将接收的传输信号输入低通滤波器抑制加性高斯白噪声:表达公式为:;

公式中, 表示发射端发送的第k个传输信号; 表示第二星座优化图中第k个星座点对应的符号幅度, 表示第二星座优化图中第k个星座点对应的符号相位; 为第k个传输信号的加性高斯白噪声; 为第k个传输信号的相位噪声; 为降噪后的第k个传输信号;

为接收的第k个传输信号;

采用锁相环恢复传输信号的时钟和频率获得去噪信号;

所述接收模块基于二次方算法对去噪信号进行相位恢复获得第二星座优化图,具体包括:基于二次方算法对去噪信号提取相位噪声,表达公式为:;

公式中, 为第k个去噪信号; 表示第二星座优化图中第k个星座点对应的符号幅度;为圆周率; 为第k个去噪信号的相位噪声; 为相位偏移量;

根据相位噪声 对第k个去噪信号进行相位补偿获得第二星座优化图;对第二星座优化图进行解映射重新转换为原始比特数据。

8.一种电子终端,其特征在于,包括处理器及存储介质;所述存储介质用于存储指令;

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行权利要求1至6任一项所述空芯光纤通信方法的步骤。