一种基于相位滤波器的复值双边带信号直接检测光场重构方法，通过将待测复值双边带信号分成两路，其中一路直接经光电探测和平方律检波，得到信息承载信号的同相分量；另一路先进行相位滤波后再经光电探测，得到信息承载信号的正交分量，从而实现光场重构。本发明专利技术能够避免信号在除了零频以外的其他频率点插入保护频带，同时又不会极大地增强信号与信号的拍频项，从而显著提高系统的误码性能和电谱效率。率。率。
【技术实现步骤摘要】
基于相位滤波器的复值双边带信号直接检测光场重构方法
[0001]本专利技术涉及的是一种光通信领域的技术，具体是一种基于相位滤波器的复值双边带信号直接检测光场重构方法。
技术介绍
[0002]现有复值双边带信号直接检测技术包括基于延时干涉结构的载波辅助差分检测以及基于色散元件的非对称式自相干检测等，虽然这些技术可以实现光场重构以及较高的电谱效率，然而，由于接收机的传递函数不完美，信号会遭受严重的频率选择性功率衰落效应。在频率零点处，信号与信号的拍频项会被极大地增强，从而降低系统的传输性能。因此，在传输函数的每个零点处均需要加入保护频带，并采用多带调制技术，这极大地降低了直接检测系统的电谱效率。
技术实现思路
[0003]本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于相位滤波器的复值双边带信号直接检测光场重构方法，能够避免信号在除了零频以外的其他频率点插入保护频带，同时又不会极大地增强信号与信号的拍频项，从而显著提高系统的误码性能和电谱效率。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术涉及一种基于相位滤波器的复值双边带信号直接检测光场重构方法，通过将待测复值双边带信号分成两路，其中一路直接经光电探测和平方律检波，得到信息承载信号的同相分量；另一路先进行相位滤波后再经光电探测，得到信息承载信号的正交分量，从而实现光场重构。
[0006]所述的待测复值双边带信号包括载波和信息承载信号，其中：信息承载信号为复信号，包含同相分量和正交分量。
[0007]所述的相位滤波，通过幅度全通且只产生相位变化的滤波器实现。技术效果
[0008]本专利技术使用一个幅度全通的相位滤波器实现复值双边带信号的直接检测光场重构。相比现有技术，能够避免信号在除了零频以外的其他频率点插入保护频带，同时又不会极大地增强信号与信号的拍频项，从而显著提高系统的误码性能和电谱效率。
附图说明
[0009]图1为基于相位滤波器的复值双边带信号直接检测接收机结构示意图；
[0010]图2为相位滤波器的幅频响应和相频响应；
[0011]图3为实施例应用示意图；
[0012]图4为实施例中不同光信噪比条件下本方法与使用色散元件方法的误码性能对比图。
具体实施方式
[0013]如图1和图3所示，为本实施例涉及一种实现上述方法的基于相位滤波器的复值双边带信号直接检测的接收机，包括：分光器以及并联的同相分量检测支路和正交分量检测支路，其中：同相分量检测支路包括依次相连的第一光电探测器和第一直流阻断器，正交分量检测支路包括依次相连的相位滤波器、第二光电探测器和第二直流阻断器；发射机输出的复值双边带信号c+s(t)经分光器分成相同的两部分，同相分量检测支路中输出的光电流i1＝|c+s(t)|2‑
|c|2+n1＝2cs
in
‑
phase
+|s(t)|2+n1，经重构得到的同相分量，经重构得到的同相分量正交分量检测支路输出的光电流正交分量检测支路输出的光电流n2，经重构得到的正交分量为构得到的正交分量为其中：c为载波，s(t)为信息承载信号，s
in
‑
phase
和s
quadrature
为s(t)的同相和正交分量，n1和n2为噪声，h(t)为相位滤波器的时域脉冲响应，h
in
‑
phase
和h
quadrature
为h(t)的同相和正交分量，为线性卷积，Re[
·
]为取实部操作，是h
quadrature
在频域中的倒数。
[0014]所述的直流阻断器，采用但不限于交流耦合光电探测器或数字信号处理器实现。
[0015]如图2所示，当所述的相位滤波器为幅度全通相位滤波器时，只对信息承载信号施加相移，该相移的最优角度基于实际的传输系统迭代调整得到，具体为：不断改变相移的角度，得到对应的误码率，当误码率最小时得到最优角度。
[0016]由于h
quadrature
只在零频处有一个零点，因此h
quadrature
在零频以外的其他频率点对信号与信号的拍频项增强很小，可以避免在除了零频以外的其他频率点插入保护频带，从而提高了接收机的电谱效率。重构的原始信号不仅有同相和正交分量，还有信号s(t)的二阶项，其中二阶项采用但不限于《Deep
‑
learning
‑
enabled Direct Detection with Reduced Computational Complexity and High Electrical
‑
spectral
‑
efficiency》(Journal of Lightwave Technology，early access，2023)中记载的卷积神经网络技术进行消除。
[0017]如图3所示，为实验室场景下，发射机设置为输出50GBuad的脉冲整形复值双边带16进制正交幅度调制(16
‑
QAM)信号，根升余弦滤波器的滚降系数为0.01。在复值双边带信号的零频处，插入一个6GHz的保护频带，即
‑
3GHz～3GHz。
[0018]所述的复值双边带16
‑
QAM信号上设置加性高斯白噪声信道以模拟光纤信道。
[0019]在实验室场景下，采用基于相位滤波器的复值双边带信号直接检测接收机将光信号转换成电信号。在接收端的数字信号处理中，使用卷积神经网络进行光场重构，然后经过匹配滤波和误码率计算，得到如图4所示的误码性能。
[0020]如图4所示，为了达到25％的前向纠错码(forward error correction,FEC)阈值，使用相位滤波器和色散元件所需要的光信噪比分别为21.6dB和26dB。相比之下，本专利技术降低了4.4dB所需的光信噪比，有效地提高了系统的性能。
[0021]综上，在相同的光信噪比和保护频带情况下，本专利技术可以显著降低误码率；在相同的误码率和保护频带情况下，本专利技术则显著降低光信噪比；在相同的光信噪比和误码率的
情况下，现有技术需要使用更大的保护频带，本专利技术则可以显著提高电谱效率。
[0022]上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本专利技术原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本专利技术的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本专利技术之约束。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于相位滤波器的复值双边带信号直接检测光场重构方法，其特征在于，通过将待测复值双边带信号分成两路，其中一路直接经光电探测和平方律检波，得到信息承载信号的同相分量；另一路先进行相位滤波后再经光电探测，得到信息承载信号的正交分量，从而实现光场重构；所述的待测复值双边带信号包括载波和信息承载信号，其中：信息承载信号为复信号，包含同相分量和正交分量。2.根据权利要求1所述的基于相位滤波器的复值双边带信号直接检测光场重构方法，其特征是，所述的相位滤波，通过幅度全通且只产生相位变化的滤波器实现。3.一种实现权利要求1或2所述方法的基于相位滤波器的复值双边带信号直接检测的接收机，其特征在于，包括：分光器以及并联的同相分量检测支路和正交分量检测支路，其中：同相分量检测支路包括依次相连的第一光电探测器和第一直流阻断器，正交分量检测支路包括依次相连的相位滤波器、第二光电探测器和第二直流阻断器；发射机输出的复值双边带信号c+s(t)经分光器分成相同的两部分，同相分量检测支路中输出的光电流i1＝|c+s(t)|2‑
|c|2+n1＝2cs
in
‑
phase
+|s(...
【专利技术属性】
技术研发人员：李星峰，李靖驰，安韶华，刘虎迪，苏翼凯，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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