实施方案
[0016] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细地描述。
[0017] 如图1所示，本实施例基于信号串扰分布特征识别OAM光束拓扑荷数检测系统由OAM光信号发射端和OAM光信号接收端两部分组成，其中，OAM光信号发射端包括OAM复用模块以及第一光学天线模块；OAM光信号接收端端包括第二光学天线模块、OAM解复用模块和OAM光束拓扑荷数检测模块三部分。
[0018] OAM复用模块对涡旋光束进行轨道角动量复用，复用后的涡旋光束信号是经过空间耦合后同轴传输的光信号。OAM复用模块包括对多个相同波段的具有不同拓扑荷数的涡旋光束信号进行复用，波段为光通信中多个工作窗口中的一个。
[0019] 第一光学天线模块将经过OAM复用模块后的涡旋光束信号发射进入光通信信道。
[0020] 第二光学天线模块是将经过光通信信道后的光束信号接收的装置。第二光学天线将经过光通信信道后的光束进行接收并传入OAM解复用模块，将光信号转化成电信号的，转换后的电信号作为后端OAM光束拓扑荷数检测模块的输入。OAM光束拓扑荷数检测模块将对输入数据进行分析以得出涡旋光束的拓扑荷数。
[0021] OAM解复用模块是将接收到的光信号分解到一组OAM模式上并转化成串扰分布电信号的装置，转换后的电信号作为后端OAM光束拓扑荷数检测模块的输入。
[0022] OAM光束拓扑荷数检测模块将对输入数据进行分析以得出涡旋光束的拓扑荷数的装置。OAM光束拓扑荷数检测模块中使用统计学习算法对拓扑荷数进行识别，包括但不限于涡旋光束串扰计算模块、码本寄存器、相似因数计算模块。
[0023] 涡旋光束串扰计算模块，将输入的不同拓扑荷数涡旋光束对应的电信号转化为串扰分布并以矢量的形式作为训练序列将串扰分布存入码本寄存器，并且将输出的串扰分布矢量作为相似因数计算模块的一路输入。
[0024] 码本寄存器将串扰分布矢量作为码矢保存，并通过统计学习算法，随着训练序列的增加实时更新码本寄存器中的码矢，并且将寄存器中的码矢作为相似因数计算模块的一路输入。
[0025] 相似因数计算模块可以比较两路输入矢量之间的相似因数，通过比较计算得到的相似因数与阈值来判定是否接受拓扑荷数的检测结果。
[0026] 图2显示了一种OAM光束拓扑荷数检测模块的实现方式。基于信号串扰分布特征识别的OAM光束拓扑荷数检测方法的执行过程参见图2，首先携带调制信息涡旋光束从光通信信道中传输后，被第二光学天线接收后，OAM解复用模块将传入的光信号转换为串扰分布电信号作为OAM光束拓扑荷数检测模块的输入信号。随后，OAM光束拓扑荷数检测模块将输入信号与具有不同拓扑荷数的共轭涡旋相位分布计算内积(其中内积的定义为：)，获得输入信号的串扰分布并使用
矢量形式保存串扰分布的数值。涡旋光束串扰计算模块一边将串扰分布矢量串扰码本寄存器作为训练序列传入码本寄存器，一边将提取串扰分布矢量中的特征并传入相似因数计算模块。其中码本寄存器使用统计学习算法(如监督学习算法或半监督学习算法)以获得码矢，算法首先对输入的训练序列取平均值以获得串扰分布模型估计短时间内信道对信号的干扰，不断根据后续输入的训练序列修正串扰分布模型，与此同时将串扰分布模型在本地存储为码矢，对码矢提取特征并传入相似因数计算模块。随后，相似因数计算模块将输入的码矢与串扰分布样矢量计算余弦相似度 (其中余弦 相似 度的定义 为：
)，并将计算得到的余弦相似度与判
决阈值比较，其中判决阈值是根据贝叶斯决策理论获得的最佳判决门限，当余弦相似度大于判决阈值时则接受码矢所代表的拓扑荷数检测结果，否则就更换下一条码矢。最终，OAM光束拓扑荷数检测模块将输出正确的涡旋光束拓扑荷数检测值。
[0027] 本领域技术人员可显见，本发明上述概述并不意味着阐述了本发明的每一个示例性的实施例或每一种实施方式，容易对本发明进行各种修改和形式替换而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改、替换及其等同形式。
