【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速率光通信信号处理，特别涉及一种缓解在光纤通信im-dd(intensity modulation-direct detection，强度调制-直接检测)系统中光mpi(multipath interference，多径干扰)的方法及系统。
技术介绍
1、随着数据中心业务的快速发展，具有高速网络通信的以太网解决方案对运营商、企业和服务提供商来说变得越来越重要。强度调制(im)-直接检测(dd)因其低复杂度和低功耗而成为短距离光通信系统有效解决方案之一。im-dd系统中为了使传输容量提升，通常使用多电平调制技术，如四电平脉冲幅度调制(four-level pulse amplitudemodulation，pam4)、无载波幅度相位调制(carrier-less amplitude phase，cap)和离散多音频分复用(discrete multi-tone，dmt)等。考虑到系统性能、传输效率和调制格式实现复杂性等问题，pam4广泛应用于短距离光通信系统。
2、在光通信传输系统中，光经过多个连接器产生有随机光延迟的多重反射，产生了多径干扰(multipath interference，mpi)，使系统性能下降。但pam4信号极易受到mpi的影响。现在主要采取编码或在接收端采用数字信号处理(digital signal processing，dsp)算法来缓解mpi的影响，这样既不需要改变系统的结构又能降低系统的成本。
3、现有技术一，采用一种混合码分复用(code division mu
4、现有技术二，在接收端使用高通滤波器(high-pass filter，hpf)抑制由mpi引起的载波-载波拍频噪声，从而降低mpi的影响。载波谱宽是由激光线宽决定的，与数据谱宽相比，激光线宽非常窄。mpi是光纤链路中反射信号的积累，在光接收机检测到后，光信号载波和mpi载波的拍频(beating)产生低频成分，产生噪声的频谱是信号载波和mpi载波之间的卷积。它的光谱轮廓由激光线宽和信号与mpi反射之间的延迟决定。对于几mhz的典型激光线宽，完全去相关载波-载波拍频噪声的谱宽约为激光线宽的两倍，与数据频谱(几十ghz)相比，仍然非常窄。原则上，这种低频载波-载波拍频噪声可以通过光接收机中的hpf去除。因此，mpi的影响可大大降低。使用的hpf的阶数需要高达几千才能有效，这导致了高复杂度。此外，对于较大的激光线宽，hpf效果不明显。
5、综上，现有技术中，采用编码缓解mpi，要求严格，且会改变im-dd系统结构，增加系统成本，采用在接收端结合dsp算法来缓解mpi，使用hpf缓解mpi复杂度高，且对较大激光线宽效果不明显，所以有必要进一步改善。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种缓解在光纤通信im-dd系统中光多径干扰的方法及系统，以解决现有技术中，采用编码缓解mpi，要求严格，且会改变im-dd系统结构，增加系统成本，采用在接收端结合dsp算法来缓解mpi，使用hpf缓解mpi复杂度高，且对较大激光线宽效果不明显的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供了一种缓解在光纤通信im-dd系统中光多径干扰的方法，用于光纤通信im-dd系统，所述光纤通信im-dd系统包括：发送端和接收端；其中，在发送端，将伪随机序列映射成四电平脉冲幅度调制格式，将四电平脉冲幅度调制信号上采样，之后通过根升余弦滤波器；发出的信号分为两个分支，一个支路用于传输信号；另一个支路通过添加延迟分量来模拟一组反射信号产生的多径干扰mpi，这一支路通过添加可变光衰减器，调整mpi的功率；主路也添加一个可调光衰减器，调整接收到的光功率；在接收端，由光电探测器检测信号，包含mpi的信号经过根升余弦滤波器，将四电平脉冲幅度调制信号进行下采样，采用前向反馈均衡器补偿信号的损伤，并使用基于训练序列的最小均方误差算法获得抽头值；然后，将所述缓解在光纤通信im-dd系统中光多径干扰的方法应用于抑制mpi噪声；最后，将四电平脉冲幅度调制信号解映射后计算误码率；所述缓解在光纤通信im-dd系统中光多径干扰的方法包括：
4、在接收端的前向反馈均衡器之后，将信号分成多个区间，并分别计算每个区间的决策阈值；其中，每个区间的决策阈值为相应区间内的信号的平均值；
5、采用预设的第一算法和/或第二算法对每个区间的信号进行mpi噪声抑制；其中，所述第一算法通过对信号进行分块平均来减小波动；第二算法通过对信号进行分块平均，然后从所得均值中减去信号所在区间的决策阈值来估计mpi，然后将mpi估计值与加权因子的乘积减去干扰信号来生成减少干扰的信号。
6、进一步地，第一算法通过对每一区间中受mpi影响的四电平脉冲幅度调制信号附近的n1个信号取平均值来缓解干扰；其中，n1表示需优化的符号长度。
7、进一步地，所述第一算法的表达式为：
8、
9、其中，s1(i)表示当前待优化的区间中第i个受mpi影响的四电平脉冲幅度调制信号s(i)通过所述第一算法优化后的信号；s(i+j)表示当前待优化的区间中第i+j个受mpi影响的四电平脉冲幅度调制信号；s(i-j+1)表示当前待优化的区间中第i-j+1个受mpi影响的四电平脉冲幅度调制信号。
10、进一步地，所述第二算法利用mpi的强度依赖特性抑制波动。
11、进一步地，所述第二算法的表达式为：
12、
13、其中，s2(i)表示当前待优化的区间中第i个受mpi影响的四电平脉冲幅度调制信号s(i)通过所述第二算法优化后的信号；n2表示需要优化的符号长度；s(i+j)表示当前待优化的区间中第i+j个受mpi影响的四电平脉冲幅度调制信号；s(i-j+1)表示当前待优化的区间中第i-j+1个受mpi影响的四电平脉冲幅度调制信号；sd(i)表示s(i)所在区间的决策阈值；μi表示权重因子，脉冲幅度调制电平越高，μi的值越接近1，脉冲幅度调制电平越低，μi的值越接近0。
14、另一方面，本专利技术还提供了一种光纤通信im-dd系统，包括：发送端和接收端；其中，在发送端，将伪随机序列映射成四电平脉冲幅度调制格式，将四电平脉冲幅度调制信号上采样，之后通过根升余弦滤波器；发出的信号分为两个分支，一个支路用于传输信号；另一个支路通过添加延迟分量来模拟一组反射信号产生的多径干扰mpi，这一支路通过添加可变光衰减器，调整mpi的功率；主路也添加一个可调光衰减器，调整接收到的光功率；在接收端，由光电探测器检测信号，包含mpi的信号经过根升余弦滤波器，将四电平脉冲幅度调制信号进行下采样，采用前向反馈均衡器补偿信号的损伤，并使用基于训练序列的最小均方误本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种缓解在光纤通信IM-DD系统中光多径干扰的方法，用于光纤通信IM-DD系统，所述光纤通信IM-DD系统包括：发送端和接收端；其中，在发送端，将伪随机序列映射成四电平脉冲幅度调制格式，将四电平脉冲幅度调制信号上采样，之后通过根升余弦滤波器；发出的信号分为两个分支，一个支路用于传输信号；另一个支路通过添加延迟分量来模拟一组反射信号产生的多径干扰MPI，这一支路通过添加可变光衰减器，调整MPI的功率；主路也添加一个可调光衰减器，调整接收到的光功率；在接收端，由光电探测器检测信号，包含MPI的信号经过根升余弦滤波器，将四电平脉冲幅度调制信号进行下采样，采用前向反馈均衡器补偿信号的损伤，并使用基于训练序列的最小均方误差算法获得抽头值；然后，将所述缓解在光纤通信IM-DD系统中光多径干扰的方法应用于抑制MPI噪声；最后，将四电平脉冲幅度调制信号解映射后计算误码率；
2.如权利要求1所述的缓解在光纤通信IM-DD系统中光多径干扰的方法，其特征在于，所述第一算法通过对每一区间中受MPI影响的四电平脉冲幅度调制信号附近的N1个信号取平均值来缓解干扰；其中，N1表示需优化的符号长
3.如权利要求2所述的缓解在光纤通信IM-DD系统中光多径干扰的方法，其特征在于，所述第一算法的表达式为：
4.如权利要求1所述的缓解在光纤通信IM-DD系统中光多径干扰的方法，其特征在于，所述第二算法利用MPI的强度依赖特性抑制波动。
5.如权利要求4所述的缓解在光纤通信IM-DD系统中光多径干扰的方法，其特征在于，所述第二算法的表达式为：
6.一种光纤通信IM-DD系统，其特征在于，包括：发送端和接收端；其中，在发送端，将伪随机序列映射成四电平脉冲幅度调制格式，将四电平脉冲幅度调制信号上采样，之后通过根升余弦滤波器；发出的信号分为两个分支，一个支路用于传输信号；另一个支路通过添加延迟分量来模拟一组反射信号产生的多径干扰MPI，这一支路通过添加可变光衰减器，调整MPI的功率；主路也添加一个可调光衰减器，调整接收到的光功率；在接收端，由光电探测器检测信号，包含MPI的信号经过根升余弦滤波器，将四电平脉冲幅度调制信号进行下采样，采用前向反馈均衡器补偿信号的损伤，并使用基于训练序列的最小均方误差算法获得抽头值；然后，利用缓解在光纤通信IM-DD系统中光多径干扰的方法抑制MPI噪声；最后，将四电平脉冲幅度调制信号解映射后计算误码率；
7.如权利要求6所述的光纤通信IM-DD系统，其特征在于，所述第一算法通过对每一区间中受MPI影响的四电平脉冲幅度调制信号附近的N1个信号取平均值来缓解干扰；其中，N1表示需优化的符号长度。
8.如权利要求7所述的光纤通信IM-DD系统，其特征在于，所述第一算法的表达式为：
9.如权利要求6所述的光纤通信IM-DD系统，其特征在于，所述第二算法利用MPI的强度依赖特性抑制波动。
10.如权利要求9所述的光纤通信IM-DD系统，其特征在于，所述第二算法的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种缓解在光纤通信im-dd系统中光多径干扰的方法，用于光纤通信im-dd系统，所述光纤通信im-dd系统包括：发送端和接收端；其中，在发送端，将伪随机序列映射成四电平脉冲幅度调制格式，将四电平脉冲幅度调制信号上采样，之后通过根升余弦滤波器；发出的信号分为两个分支，一个支路用于传输信号；另一个支路通过添加延迟分量来模拟一组反射信号产生的多径干扰mpi，这一支路通过添加可变光衰减器，调整mpi的功率；主路也添加一个可调光衰减器，调整接收到的光功率；在接收端，由光电探测器检测信号，包含mpi的信号经过根升余弦滤波器，将四电平脉冲幅度调制信号进行下采样，采用前向反馈均衡器补偿信号的损伤，并使用基于训练序列的最小均方误差算法获得抽头值；然后，将所述缓解在光纤通信im-dd系统中光多径干扰的方法应用于抑制mpi噪声；最后，将四电平脉冲幅度调制信号解映射后计算误码率；
2.如权利要求1所述的缓解在光纤通信im-dd系统中光多径干扰的方法，其特征在于，所述第一算法通过对每一区间中受mpi影响的四电平脉冲幅度调制信号附近的n1个信号取平均值来缓解干扰；其中，n1表示需优化的符号长度。
3.如权利要求2所述的缓解在光纤通信im-dd系统中光多径干扰的方法，其特征在于，所述第一算法的表达式为：
4.如权利要求1所述的缓解在光纤通信im-dd系统中光多径干扰的方法，其特征在于，所述第二算法利用mpi的强度依赖特性抑制波动。
5.如权利要求4所述的缓解在光...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍佳皓，朱津，张晓营，隆克平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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