一种模拟相干光通信的信号处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种模拟相干光通信的信号处理方法及系统，其中，模拟相干光通信的信号处理方法，包括以下步骤：生成单偏振多相位调制光信号；对偏振旋转后的单偏振多相位调制光信号进行相干接收，得到X偏振复信号和Y偏振复信号；分别将X偏振复信号和Y偏振复信号延迟一码元周期，并与未延迟的自身信号共轭相乘；将共轭相乘后的X偏振复信号和Y偏振复信号相加得到消除偏振旋转影响的合成信号。本发明专利技术可以消除偏振旋转的影响的影响，同时避开了技术难度极大的光锁相环或电信号锁相环，也简化了载波恢复处理过程。波恢复处理过程。波恢复处理过程。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟相干光通信的信号处理方法及系统


[0001]本专利技术涉及相干光通信
，具体涉及一种模拟相干光通信的信号处理方法及系统。

技术介绍

[0002]大规模商用的相干光通信技术实际是相干光通信(Coherent lightwave communications)与数字信号处理(Digital Signal Process，DSP)的结合体。而数字信号处理一般由下列部分组成：色散补偿－时钟采样误差提取－自适应均衡(完成偏振解复用与偏振模色散补偿)－载波恢复(频差估计与补偿)－载波恢复(相位噪声估计与补偿)－码元判决－差分解码。这种数字相干光通信技术广泛用于100G、400G、800G光通信系统，在长途网、城域网建设中取得了统治地位。
[0003]随着互联网企业的兴起，数据中心间的数据通信成指数增长，而现有的数字相干光通信技术成本过高，且功耗大，带来了巨大的电费消耗成本以及散热要求。同时，由于数据中心间距离较近，所以广泛采用传统直調直检技术互联。但对于80km或超80km的数据中心互联要求，要求使用相干光通信技术。
[0004]现有相干光通信主要的能耗来自于模数转换(ADC)与数字信号处理(DSP)，所以将数字信号处理部分变为模拟信号处理或光信号处理可以大幅度降低光模块的功耗，满足发展绿色经济的需要。
[0005]相干光通信一般采用偏振复用技术，要求在收端进行偏振解复用。对于单偏振光信号，也要求进行信号结合，这都要求对偏振矩阵进行估算。在数字相干光通信系统，偏振逆矩阵一般通过迭代自适应滤波器系数实现。而在模拟域实现自适应滤波具有很高技术难度。
[0006]然而，目前模拟相干光通信的载波恢复常采用的一种方法是锁相环技术，锁相环技术主要包括光锁相环技术和电锁相环技术。但是无论是光锁相环技术还是电锁相环技术，存在的共同问题是，由于相位检测、环路滤波以及电路走线带来的延迟，锁相环带宽较窄，难以跟踪收发端激光器的快速频差变化。
[0007]另一种方法是延迟差分检测，但是该方法无法使用本征激光的放大作用，对未经放大的信号光检测灵敏度很低。而且还会成倍增加噪声，带来OSNR(光信噪比)代价。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术第一方面提供了一种模拟相干光通信的信号处理方法，其可以消除偏振旋转的影响，同时避开了技术难度极大的光锁相环或电信号锁相环，也简化了载波恢复处理过程。
[0009]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0010]一种模拟相干光通信的信号处理方法，该方法包括以下步骤：
[0011]生成单偏振多相位调制光信号；
[0012]对偏振旋转后的单偏振多相位调制光信号进行相干接收，得到X偏振复信号和Y偏振复信号；
[0013]分别将X偏振复信号和Y偏振复信号延迟一码元周期，并与未延迟的自身信号共轭相乘；
[0014]将共轭相乘后的X偏振复信号和Y偏振复信号相加得到消除偏振旋转影响的合成信号。
[0015]一些实施例中，所述将共轭相乘后的X偏振复信号和Y偏振复信号相加得到合成信号后，还包括：
[0016]基于自适应相位补偿产生补偿复信号；
[0017]将合成信号与补偿复信号相乘，得到用于进行信号判决的补偿后合成信号。
[0018]一些实施例中，所述单偏振多相位调制光信号包括单偏振四相位调制QPSK光信号或单偏振二相位调制BPSK光信号。
[0019]一些实施例中，生成单偏振四相位调制QPSK光信号，包括：
[0020]根据公式：S_encode(n)＝[S_encode(n
‑
1)+S(n)]MOD 4，对四进制信号S(n)进行差分编码，其中，S_encode(n)为编码后的四进制信号，n的取值范围为0、1、2、3，MOD4表示取模运算；
[0021]根据公式：
[0022]S(t)＝exp[j*2πf
C
t+j*S_encode(n)/4*2π+j*π/4],(n
‑
1)T<t＜nT，
[0023]将编码后的四进制信号调制成单偏振四相位调制光信号，其中，f
C
为光载波频率，T为码元周期。
[0024]一些实施例中，所述对偏振旋转后的单偏振多相位调制光信号进行相干接收，得到X偏振复信号和Y偏振复信号，包括：
[0025]根据公式：
[0026]S(t)＝exp[j*2πf
C
t+j*S_encode(n)/4*2π+j*π/4],(n
‑
1)T<t＜nT，
[0027]且根据单偏振四相位调制QPSK光信号在传输过程发生基于正交琼斯矩阵的偏振旋转，其中conj表示共轭，A与B为正交琼斯矩阵构成单元，满足Aconj A+Bconj B1，
[0028]以将相干接收得到的X偏振复信号和Y偏振复信号分别表示为：
[0029]SR
X
(t)＝A exp[j*2πΔft+j*S_encode(n)/4*2π+j*π/4],(n
‑
1)T<t＜nT
[0030]SR
Y
(t)＝conj(B)exp[j*2πΔft+j*S_encode(n)/4*2π+j*π/4],(n
‑
1)T<t＜nT
[0031]其中，Δf＝f
C
‑
f
L
，f
L
为本征激光频率。
[0032]一些实施例中，所述分别将X偏振复信号和Y偏振复信号延迟一码元周期，并与未延迟的自身信号共轭相乘；将共轭相乘后的X偏振复信号和Y偏振复信号相加得到消除偏振旋转影响的合成信号，包括：
[0033][0034]当(n
‑
1)T<t＜nT时
[0035]其中，SR_combo(t)为差分检测后的合成信号。
[0036]一些实施例中，所述基于自适应相位补偿产生补偿复信号；将合成信号与补偿复信号相乘，得到用于进行信号判决的补偿后合成信号，包括：
[0037]使用自适应相位补偿电路产生补偿复信号：
[0038][0039]其中，δ(t)表示补偿复信号的相位误差；
[0040]使用复信号相乘电路将合成信号与补偿复信号相乘，得到补偿后合成信号：
[0041][0042]一些实施例中，在所述将合成信号与补偿复信号相乘，得到用于进行信号判决的补偿后合成信号，还包括：
[0043]调节补偿复信号的相位，使得基于公式：
[0044]δ(t)＝sign[I
FINAL
(t)]Q
FINAL
(t)
‑
sign[Q
FINAL
(t)]I
FINAL
(t)表示的相位误差的检测值δ(t)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟相干光通信的信号处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：生成单偏振多相位调制光信号；对偏振旋转后的单偏振多相位调制光信号进行相干接收，得到X偏振复信号和Y偏振复信号；分别将X偏振复信号和Y偏振复信号延迟一码元周期，并与未延迟的自身信号共轭相乘；将共轭相乘后的X偏振复信号和Y偏振复信号相加得到消除偏振旋转影响的合成信号。2.根据权利要求1所述的一种模拟相干光通信的信号处理方法，其特征在于，所述将共轭相乘后的X偏振复信号和Y偏振复信号相加得到合成信号后，还包括：基于自适应相位补偿产生补偿复信号；将合成信号与补偿复信号相乘，得到用于进行信号判决的补偿后合成信号。3.根据权利要求2所述的一种模拟相干光通信的信号处理方法，其特征在于，所述单偏振多相位调制光信号包括单偏振四相位调制QPSK光信号或单偏振二相位调制BPSK光信号。4.根据权利要求3所述的一种模拟相干光通信的信号处理方法，其特征在于，生成单偏振四相位调制QPSK光信号，包括：根据公式：S_encode(n)＝[S_encode(n
‑
1)+S(n)]MOD 4，对四进制信号S(n)进行差分编码，其中，S_encode(n)为编码后的四进制信号，n的取值范围为0、1、2、3，MOD 4表示取模运算；根据公式：S(t)＝exp[j*2πf
C
t+j*S_encode(n)/4*2π+j*π/4],(n
‑
1)T<t＜nT，将编码后的四进制信号调制成单偏振四相位调制光信号，其中，f
C
为光载波频率，T为码元周期。5.根据权利要求4所述的一种模拟相干光通信的信号处理方法，其特征在于，所述对偏振旋转后的单偏振多相位调制光信号进行相干接收，得到X偏振复信号和Y偏振复信号，包括：根据公式：S(t)＝exp[j*2πf
C
t+j*S_encode(n)/4*2π+j*π/4],(n
‑
1)T<t＜nT，且根据单偏振四相位调制QPSK光信号在传输过程发生基于正交琼斯矩阵的偏振旋转，其中conj表示共轭，A与B为正交琼斯矩阵构成单元，满足Aconj A+Bconj B＝1，以将相干接收得到的X偏振复信号和Y偏振复信号分别表示为：SR
X
(t)＝Aexp[j*2πΔft+j*S_encode(n)/4*2π+j*π/4],(n
‑
1)T<t＜nTSR
Y
(t)＝conj(B)...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾韬，罗鸣，肖希，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：