一种偏振复用直接检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种偏振复用直接检测系统及方法，能够使系统传输容量增加一倍。所述系统包括：第一偏振分束器，用于将一个激光器发出的光束分成两个正交的偏振态；第一、第二强度调制器，用于将两路模拟电信号分别在两个正交偏振态上进行强度调制；偏振合束器，用于将强度调制后的信号合成偏振复用信号；偏振保持耦合器，用于结合45°偏振旋转器将偏振复用信号分成两个相差固定角度的SOP；第二、第三偏振分束器，用于将两路SOP分别分成两路正交的偏振态信号；4个光电检测器，用于将接收到的4路偏振态信号转换成电信号；数字信号处理器，用于估计两路SOP的偏振角、消除混合偏振拍打干扰、并进行偏振解复用和信号恢复。本发明专利技术适用于光通信技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信
，特别是指。
技术介绍
网络流量的急速增长不断地推动对光网络带宽的需求，基于强大的数字信号处 理（digitalsignalprocessing，DSP)和相干检测技术的使用，近几年长距离光传输经 历了容量的飞速提升。然而，不同于长距离传输网络，短距离传输则对收发器的成本更为 敏感。与成本较高的相干检测相比，低成本的强度调制直接检测技术对短距离传输系统 更具吸引力。为了利用带宽受限的低成本光器件来提高单波长光传输速率，利用一系列 的先进调制格式与强度调制直接检测（intensitymodulationwithdirectdetection， IM-DD)相结合的技术来达到较高的频谱效率，这些先进调制格式包括：脉冲幅度调制 (pulseamplitudemodulation，PAM)、无载波幅度和相位调制（carrier-lessamplitude andphasemodulation，CAP)、离散多音调制（discretemulti-tone，DMT)等。偏振复用 (polarizationmultiplexing，PM)与直接检测（directdetection，DD)相结合的技术能 够进一步提高数据传输速率，同时也得到了广泛研究。 现有技术一，基于单边带正交频分复用（singlesidebandorthogonalfrequency divisionmultiplexing，SSB-0FDM)调制的偏振复用强度调制直接检测的短距离传输系 统需要复杂的发射机结构，所述发射机结构包括射频源和窄带光滤波器的使用；更主要的 缺点是该系统的4X4传输矩阵的奇异性会在接收到的偏振态（stateofpolarizations， SOP)相对于接收端偏振分束器（polarizationbeamsplitter，PBS)的坐标轴为±π/4及 其整数倍的时候，使偏振解复用失效。 现有技术二，偏振复用结合基于斯托克斯向量的直接检测接收机方案被作为一种 新技术提出，以提高单波长信道的比特率，而且这种方案可以避免传输矩阵的奇异性问题， 但是，这种方案只适用于两个正交的偏振态上的二进制基带调制。 现有技术三，偏振间插复用离散多音（polarization-interleave-multiplexed discretemulti-tone，P頂-DMT)系统存在的主要缺点是：在这个系统中，两个偏振态需要 两个不同频率的激光器，而且它们的频差需要比信号带宽大才能消除混合偏振拍打干扰 (mixedpolarizationbeatinterference，MPBI)的影响，两个激光器的使用使系统成本 增加。综上，以上系统结构复杂，成本高，或者是应用存在局限性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，以解决现有 技术所存在的系统结构复杂，成本高，或者是应用存在局限性的问题。 为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种偏振复用直接检测系统，包括：激 光器、第一偏振分束器、第一强度调制器和第二强度调制器、偏振合束器、偏振保持耦合器、 45°偏振旋转器、第二偏振分束器、第三偏振分束器、4个光电检测器和数字信号处理器； 所述第一偏振分束器，用于将一个激光器发出的光束分成两个正交的偏振态； 所述第一强度调制器和第二强度调制器，用于将两路模拟电信号分别在两个正交 偏振态上进行强度调制； 所述偏振合束器，用于将强度调制后的两路模拟信号合成偏振复用信号； 所述偏振保持耦合器，用于接收合成的偏振复用信号，并结合所述45°偏振旋转 器将合成的偏振复用信号分成两个相差固定角度的S0P; 所述第二偏振分束器，用于将第一SOP分成两路正交的偏振态信号； 所述第三偏振分束器，用于将第二S0P分成两路正交的偏振态信号； 所述4个光电检测器，用于分别接收分成的4路偏振态信号，并将接收到的偏振态 信号转换成电信号； 所述数字信号处理器，用于接收4路电信号并对所述电信号进行处理，估计第一 S0P的偏振角及第二S0P的偏振角、消除混合偏振拍打干扰、并进行偏振解复用和信号恢 复。 进一步地，所述数字信号处理器接收到的4路电信号的第k个样值表示为： rftWl(k) =cos2q!2i |E"k)|2 +sin:0H2l |Er(k)|: -2cost,shi0ll2>cosat(k)E:(kH坏;uu,(k) = |Ex(k)p+cos*^1〇llEJk)!2 +2cos0l(=lsin^1(2,cos^^kiE'(k) + ^1(2|(k) 式中，rhl⑵表不第一或第二SOP上的水平偏振态上的数字电信号；rvl⑵表不第一 或第二S0P上的垂直偏振态上的数字电信号；⑵表示第一或第二S0P的偏振角，Θ1和 θ2相差固定角度31/4,EjPEy分别表示发送端水平偏振态和垂直偏振态上的电场；ε为 方位角，（·Γ表示取共辄，WhU2) (k)表示表示第一或第二S0P上的水平偏振态上的高斯白 噪声，WvU2)表示表示第一或第二S0P上的垂直偏振态上的高斯白噪声。 进一步地，所述第一强度调制器和第二强度调制器，还用于对同步发送的位于 两个正交偏振态上的相同的η个用于S0P估计的训练符号进行强度调制，S卩：|Ey(k)Γ= Ex(k) |2,ke； 所述数字信号处理器接收到的4路电信号的第k个样值表示为： rhl⑵（k) = |Ex(k) |2-2cosΘ"2)sinΘ1(2)cosε |Ex(k) |2+Whl(2) (k) rvl(2) (k) = |Ex(k) |2+2cosΘ"2)sinΘ1(2)cosε|Ex(k) |2+Wvl(2) (k) 通过'消除方位角ε的影响，其中，3表示第一SOP或第二SOP的偏 振损伤；估计第一S0P的偏振角I,及第二S0P的偏振角4 : 进一步地，所述数字信号处理器对所述电信号进行处理，若估计出的氣ζ，则构造一对新的电信号r'jPr'v来消除混合偏振拍打干扰；其中，r' h，r'v 不包含混合偏振拍打干扰，r'h，r'v表示为： 将所述上式经过变换，得到： 式中，R'表示新的偏振旋转矩阵，w'h(k)和w'v(k)表示新的高斯白噪声，R'表 示为： 进一步地，所述数字信号处理器对所述电信号进行处理，若估计出的4e(0，π/4]τ 则构造一对新的电信号r"jPr"ν来消除混合偏振拍打干扰；其中，r"jPr" ν不包含 混合偏振拍打干扰，r"jPr"ν表示为： 将所述上式经过变换，得到： 式中，R"表示新的偏振旋转矩阵，w"h(k)和w"v(k)表示新的高斯白噪声，R"表 示为： 进一步地，所述数字信号处理器通过频域均衡器进行偏振解复用，恢复发送端发 送的信号。 本专利技术实施例还提供一种偏振复用直接检测方法，包括： 接收第一S0P分成的两路正交偏振态信号和第二S0P分成的两路正交偏振态信 号； 对4路偏振态信号进行处理，估计第一S0P的偏振角及第二S0P的偏振角； 根据估计的第一S0P的偏振角和第二S0P的偏振角，消除混合偏振拍打干扰； 根据消除混合偏振拍打干扰后的信号，进行偏振解复用和信号恢复。 进一步地，所述接收第一S0P分成的两路正交偏振态信号和第二S0P分成的两路 正交偏振态信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振复用直接检测系统，其特征在于，包括：激光器、第一偏振分束器、第一强度调制器、第二强度调制器、偏振合束器、偏振保持耦合器、45°偏振旋转器、第二偏振分束器、第三偏振分束器、4个光电检测器和数字信号处理器；所述第一偏振分束器，用于将一个激光器发出的光束分成两个正交的偏振态；所述第一强度调制器和第二强度调制器，用于将两路模拟电信号分别在两个正交偏振态上进行强度调制；所述偏振合束器，用于将强度调制后的两路模拟信号合成偏振复用信号；所述偏振保持耦合器，用于接收合成的偏振复用信号，并结合所述45°偏振旋转器将合成的偏振复用信号分成两个相差固定角度的SOP；所述第二偏振分束器，用于将第一SOP分成两路正交的偏振态信号；所述第三偏振分束器，用于将第二SOP分成两路正交的偏振态信号；所述4个光电检测器，用于分别接收分成的4路偏振态信号，并将接收到的偏振态信号转换成电信号；所述数字信号处理器，用于接收4路电信号并对所述电信号进行处理，包括估计第一SOP的偏振角及第二SOP的偏振角、消除混合偏振拍打干扰、并进行偏振解复用和信号恢复。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周娴，闫凯丽，霍佳皓，刘伟，隆克平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11