【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及短距离光纤通信，特别是指一种基于cadd接收机的偏振复用直接检测系统及方法。
技术介绍
1、相干检测在长距离传输中占主导地位，因为它能够对双偏振复数信号进行光场恢复。此外，信号传输中的各种线性损伤，如色散和偏振模色散，可以通过数字信号处理(digital signal processing，osnr)来缓解。然而，相干检测需要使用本振激光器，对激光器的波长稳定性和线宽要求较高。直接检测不需要本振激光器即可实现检测。因此，在成本敏感的短距离传输中，通常优先选择直接检测。对于传统的强度调制直接检测，由于缺乏光场恢复，传输距离和频谱效率受到限制。而自相干检测由于可以在较低复杂度的情况下实现信号的光场恢复受到了广泛的研究关注。
2、到目前为止，研究人员已经提出了多种能够实现信号光场恢复的自相干检测方案。其中，载波辅助差分检测(carrier-assisted differential detection,cadd)方案受到广泛研究关注。该方案能够通过直接检测实现复数双边带信号的场恢复，实现了与单偏振相干检测系统相似的电频谱效率。此外，为了进一步简化cadd接收机的结构，研究人员还提出了一种不使用单端光电二极管的s-cadd方案，并进行了仿真研究。
3、为了进一步提高频谱效率和系统容量，偏振复用(polarization divisionmultiplexing，pdm)技术正逐步应用于自相干检测。pdm相干检测与pdm自相干检测的区别在于后者会受到偏振衰落的影响。主要原因是经过传输的光载波在光纤链路
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于cadd接收机的偏振复用直接检测系统及方法，以解决现有技术所存在的频谱效率较低的技术问题。
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基于cadd接收机的偏振复用直接检测系统，所述基于cadd接收机的偏振复用直接检测系统包括发送端和接收端；其中，
4、在所述发送端，四个独立的信号形成两对非对称双生单边带信号，分别作为x偏振和y偏振；两对非对称双生单边带信号添加虚载波后，进行iq(in-phase/quadrature，同向/正交)调制得到最终的光信号送入光纤，通过光纤传输至接收端；其中，非对称双生单边带信号的信号频谱中间预留了非对称保护带；x偏振的右边带信号和y偏振的左边带信号的频谱重叠；
5、所述接收端包括耦合器、一对光学带通滤波器和两个cadd(carrier-assisteddifferential detection，载波辅助差分检测)接收机；在所述接收端，经过耦合器将接收到的信号分成x偏振和y偏振，然后x偏振和y偏振分别输入一个光学带通滤波器进行滤波，以抑制不需要的正交载波分量，滤波后的x偏振输入其中一个cadd接收机，滤波后的y偏振输入另一个cadd接收机，两个cadd接收机的结构相同，分别用于重建x偏振和y偏振两个复数信号。最后将重建的x偏振和y偏振信号送入接收端数字信号处理得到最终的二进制比特序列。
6、进一步地，所述发送端生成最终的光信号送入光纤的过程具体包括：
7、将四路独立的伪随机二进制序列分别映射为四个16-qam(quadrature amplitudemodulation，正交幅度调制)符号序列，然后进行上采样，随后通过滚降因子为0.01的升余弦根滤波器进行脉冲整形；脉冲整形后的四路独立信号分别进行上变频，然后合并成两路非对称双生单边带电信号，分别作为x偏振和y偏振；其中，通过上变频在信号频谱中间预留了非对称保护带，用于缓解偏振串扰；最后，添加虚载波后，进行iq调制得到最终的光信号送入光纤。
8、进一步地，所述接收端的cadd接收机为非对称cadd(a-cadd)或对称cadd(s-cadd)。因此可以分为基于a-cadd接收机的偏振复用系统和基于s-cadd接收机的偏振复用系统；简称为pdm a-cadd和pdm s-cadd。
9、进一步地，所述a-cadd包括：第一耦合器、第二耦合器、第一90度混频器、第一光电探测器、第一平衡光电二极管以及第二平衡光电二极管。
10、进一步地，所述a-cadd对接收到的信号的处理过程包括：
11、首先信号被第一耦合器均匀分成两路输出，第一耦合器输出的第一路信号使用一个光延迟线进行延迟，经过延迟的信号被第二耦合器分为两个路径输出，第二耦合器输出的第一路信号送入第一光电探测器进行光电转换，得到光电流i0：
12、
13、其中，cx表示x偏振的光载波；sx(t-τ)表示经过延迟的x偏振复数双边带信号；sy,l(t-τ)表示经过延迟的y偏振的左边带信号；
14、第一耦合器输出的第二路信号和第二耦合器输出的第二路信号一起送入第一90度混频器，然后第一90度混频器的输出信号分别进入第一平衡光电二极管和第二平衡光电二极管，得到光电流i1和i2：
15、
16、
17、其中，re{·}和im{·}分别表示实部和虚部，*表示共轭；sx(t)表示x偏振复数双边带信号；sy,l(t)表示y偏振的左边带信号；
18、随后使用光电流i0、i1和i2构建第一复数信号r1(t)：
19、
20、其中，j表示虚数单位。
21、进一步地，所述s-cadd包括第三耦合器、第二90度混频器、第三平衡光电二极管、第四平衡光电二极管。
22、进一步地，所述s-cadd对接收到的信号的处理过程包括：
23、首先信号被第三耦合器分成两路输出，第三耦合器输出的第一路信号使用光延迟线进行延迟，然后延迟后的信号和第三耦合器输出的第二路信号一起进入第二90度混频器，第二90度混频器输出的信号分别使用第三平衡光电二极管和第四平衡光电二极管进行光电转换，得到光电流i3和i4：
24、
25、
26、其中，τ’表示光延迟；sx(t-τ’)表示经过τ’延迟后的x偏振信号；sy,l(t-τ’)表示经过τ’延迟的y偏振左边带信号；re{·}和im{·}分别表示实部和虚部，*表示共轭；cx表示x偏振的光载波；sx(t)表示x偏振复数双边带信号；sy,l(t)表示y偏振的左边带信号；
27、使用光电流i3和i4构建复数信号r(t)：
28本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于CADD接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在于，所述基于CADD接收机的偏振复用直接检测系统包括发送端和接收端；其中，
2.如权利要求1所述的基于CADD接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在于，所述发送端生成最终的光信号送入光纤的过程具体包括：
3.如权利要求1所述的基于CADD接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在于，所述接收端的CADD接收机为非对称CADD或对称CADD。
4.如权利要求3所述的基于CADD接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在于，所述非对称CADD包括：第一耦合器、第二耦合器、第一90度混频器、第一光电探测器、第一平衡光电二极管以及第二平衡光电二极管。
5.如权利要求4所述的基于CADD接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在于，所述非对称CADD对接收到的信号的处理过程包括：
6.如权利要求3所述的基于CADD接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在于，所述对称CADD包括第三耦合器、第二90度混频器、第三平衡光电二极管、第四平衡光电二极管。
7.如权利要求6所述的基于C
8.如权利要求1所述的基于CADD接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在于，所述接收端数字信号处理模块对信号的处理过程包括：将重建的X偏振和Y偏振两个复数信号输入SSBI(Signal-signal beat interference，信号-信号拍频串扰)联合迭代消除模块，进行SSBI联合迭代消除；然后经过SSBI迭代消除的X偏振和Y偏振信号进行下变频和匹配滤波；最后进行符号判决得到最终的二进制比特序列；
9.一种利用如权利要求1-8任一项所述的基于CADD接收机的偏振复用直接检测系统实现的基于CADD接收机的偏振复用直接检测方法，其特征在于，所述基于CADD接收机的偏振复用直接检测方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于cadd接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在于，所述基于cadd接收机的偏振复用直接检测系统包括发送端和接收端；其中，
2.如权利要求1所述的基于cadd接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在于，所述发送端生成最终的光信号送入光纤的过程具体包括：
3.如权利要求1所述的基于cadd接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在于，所述接收端的cadd接收机为非对称cadd或对称cadd。
4.如权利要求3所述的基于cadd接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在于，所述非对称cadd包括：第一耦合器、第二耦合器、第一90度混频器、第一光电探测器、第一平衡光电二极管以及第二平衡光电二极管。
5.如权利要求4所述的基于cadd接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在于，所述非对称cadd对接收到的信号的处理过程包括：
6.如权利要求3所述的基于cadd接收机的偏振复用直接检测系统，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍佳皓，秦鹏，张晓营，柏浩林，皇甫伟，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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