相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制系統(tǒng)及調(diào)制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制系統(tǒng)及調(diào)制方法，涉及相干光通信領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端根據(jù)控制信號(hào)序列的數(shù)值對調(diào)制信號(hào)進(jìn)行受控旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生偽PM-QPSK信號(hào)；接收端進(jìn)行色散補(bǔ)償、時(shí)鐘恢復(fù)后，使用自適應(yīng)濾波器處理數(shù)字信號(hào)并使用恒模算法對自適應(yīng)濾波器的系數(shù)進(jìn)行更新，接收端使用與發(fā)送端相同的控制信號(hào)序列，并與發(fā)送端受控?cái)?shù)字序列同步循環(huán)移位，再根據(jù)控制信號(hào)序列的數(shù)值逆向旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)，去除在發(fā)送端受控旋轉(zhuǎn)的影響；后續(xù)處理流程與普通相干光信號(hào)相同。本發(fā)明將BPSK轉(zhuǎn)換成MR-BPSK，將PS-QPSK轉(zhuǎn)換成MR-PS-QPSK，能使用恒模算法，避免錯(cuò)誤收斂問題。
【專利說明】相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制系統(tǒng)及調(diào)制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及相干光通信領(lǐng)域，具體是涉及一種相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制系統(tǒng)及調(diào)制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]相干光通信的理論和實(shí)驗(yàn)始于80年代。由于相干光通信系統(tǒng)被公認(rèn)為具有靈敏度高的優(yōu)勢，各國在相干光傳輸技術(shù)上做了大量研究工作。此后，由于EDFA(Erbium-dopedOptical Fiber Amplifier,摻鉺光纖放大器)的發(fā)明以及在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上的巨大成功,相干光通信研究轉(zhuǎn)冷。
[0003]隨著光通信進(jìn)入40G、100G時(shí)代，相干光通信研究再度興起。當(dāng)前人們所看重的是相干光通信頻率選擇性好、頻譜效率高的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)有利于通信容量的提高。另外，在相干通信中，色散與偏振模色散對信號(hào)的損傷都為線性損傷，此時(shí)通信信道可建模為線性時(shí)不變系統(tǒng)。通過適度復(fù)雜的DSP (Digital Signal Processing,數(shù)字信號(hào)處理)技術(shù)就可以補(bǔ)償線性損傷。
[0004]由于電子技術(shù)的進(jìn)步，使得數(shù)字信號(hào)處理的成本大為降低。新一代的相干光通信系統(tǒng)普遍引入DSP技術(shù),基于CMA (Constant Modulus Algorithms,恒模算法)的自適應(yīng)濾波技術(shù)為其主要組成部分。在使用本征光載波解調(diào)信號(hào)光后，再使用ADC (Analog-DigitalConverter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器)采樣所得電子信號(hào)，最后進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。
[0005]綜合考慮譜效率與光信噪比容限的要求，基于相干光通信的100G商用系統(tǒng)采用的是 PM-QPSK (Polarizat1n Multiplexed Quadri Phase Shift Keying,偏振復(fù)用四相移鍵控)技術(shù)。參見圖1所示，相干光通信接收機(jī)的數(shù)字信號(hào)處理的流程一般為:色散補(bǔ)償一時(shí)鐘恢復(fù)一自適應(yīng)濾波(CMA)—載波恢復(fù)(頻差估計(jì)與補(bǔ)償)一載波恢復(fù)(相差估計(jì)與補(bǔ)償)一碼元判決。自適應(yīng)濾波器起到偏振解復(fù)用與殘余色散補(bǔ)償作用，通常由線性均衡器與自適應(yīng)濾波系數(shù)更新算法組成，CMA(恒模算法)即為自適應(yīng)濾波系數(shù)更新算法。因?yàn)楹隳Ｋ惴ú恍枰?xùn)練序列，且不需要事先補(bǔ)償頻差，具有簡單且魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)，所以被主流商用系統(tǒng)采用。
[0006]相對于被100G商用系統(tǒng)采用的PM-QPSK技術(shù)，另外的調(diào)制格式有其獨(dú)特特點(diǎn)與優(yōu)勢。BPSK (Binary Phase Shift Keying, 二進(jìn)制相移鍵控)雖然譜效率只有QPSK (QuadriPhase Shift Keying，四相移鍵控)的一半，但由于BPSK星座點(diǎn)的相位距離高于QPSK —倍，所以更能抗非線性效應(yīng)引起的相位畸變。在頻譜效率要求不高，且系統(tǒng)傳輸距離受非線性限制的應(yīng)用場景，如無中繼超長跨距傳輸中，BPSK具有一定優(yōu)勢。而最新提出的PS-QPSK (Polarizat1n Switched Quadri Phase Shift Keying,偏振開關(guān)四相移鍵控)，雖然譜效率只有PM-QPSK的四分之三，但PS-QPSK信號(hào)在所有可用于高速光通信的調(diào)制格式中，具有最高的OSNR(Optical Signal Noise Rat1，光信噪比)容限，且非線性容忍度更高，能完成更遠(yuǎn)距離的傳輸。
[0007]但是，CMA用于BPSK信號(hào)時(shí)，由于其不滿足CMA算法的成立條件，即Expected [Em2]=O，Expected為求統(tǒng)計(jì)期望，Em為調(diào)制信號(hào)，上標(biāo)“2”為求平方，自適應(yīng)濾波器的系數(shù)可能會(huì)收斂到歧義點(diǎn)，例如，自適應(yīng)濾波器最后的輸出可能為:
[0008]EouJi) = cos(a jEjD+jsir^a )Em(i+g)(I)
[0009]Ewt⑴為自適應(yīng)濾波器的輸出，Effl(i)為第i個(gè)調(diào)制碼元，i為任意整數(shù)，Effl (i+g)為第i+g個(gè)調(diào)制碼元，g為小于自適應(yīng)濾波器的抽頭數(shù)的整數(shù)，cos ( a )與sin ( a )表示任意平方和等于I的系數(shù)，a為任意角度，j為虛數(shù)單位。容易看出:由于Em(i) 與Em(i+g)皆為BPSK信號(hào)，盡管輸出信號(hào)Ewt (i)中二個(gè)碼元疊加在一起，但仍然滿足恒模條件。正確的自適應(yīng)濾波器的輸出是單個(gè)碼元，此時(shí)基于恒模算法的自適應(yīng)濾波器并沒有輸出正確的結(jié)果。經(jīng)典的恒模算法用于BPSK信號(hào)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤收斂的問題。
[0010]同樣的,對于PS-QPSK信號(hào),雖然兩個(gè)偏振態(tài)的調(diào)制都是QPSK信號(hào),但在任意碼兀周期，其中一個(gè)偏振的調(diào)制必然等于或相反于另一個(gè)偏振的調(diào)制，即(O =，其中，El(O表示X偏振的調(diào)制信號(hào)，E【(i)表示Y偏振的調(diào)制信號(hào)。由于調(diào)制到兩個(gè)偏振態(tài)的信號(hào)具有相關(guān)性，自適應(yīng)濾波器的系數(shù)仍可能收斂到歧義點(diǎn)，例如，自適應(yīng)濾波器最后的輸出可能為:

【權(quán)利要求】
1.一種相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制系統(tǒng)，包括發(fā)送端和接收端，其特征在于:所述發(fā)送端根據(jù)預(yù)先確定的控制信號(hào)序列的數(shù)值對調(diào)制信號(hào)進(jìn)行受控旋轉(zhuǎn):控制信號(hào)取值為O或I，發(fā)送端將控制信號(hào)序列循環(huán)移位:當(dāng)控制信號(hào)取值為O時(shí)，發(fā)送端不旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號(hào)；當(dāng)控制信號(hào)取值為I時(shí)，發(fā)送端將調(diào)制信號(hào)旋轉(zhuǎn)+ η/2或者一 π/2 ;對調(diào)制信號(hào)進(jìn)行受控旋轉(zhuǎn)處理后，產(chǎn)生一個(gè)偽偏振復(fù)用四相移鍵控PM-QPSK信號(hào)； 所述接收端進(jìn)行色散補(bǔ)償、時(shí)鐘恢復(fù)后，使用自適應(yīng)濾波器處理數(shù)字信號(hào)，并使用恒模算法CMA對自適應(yīng)濾波器的系數(shù)進(jìn)行更新，接收端使用與發(fā)送端相同的控制信號(hào)序列，并與發(fā)送端受控?cái)?shù)字序列同步循環(huán)移位，再根據(jù)控制信號(hào)序列的數(shù)值逆向旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)，去除在發(fā)送端受控旋轉(zhuǎn)的影響:當(dāng)控制信號(hào)取值為O時(shí)，接收端不旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)；當(dāng)控制信號(hào)取值為I時(shí)，若發(fā)送端將調(diào)制信號(hào)旋轉(zhuǎn)+ η/2，則接收端將自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)旋轉(zhuǎn)一 η/2;若發(fā)送端將調(diào)制信號(hào)旋轉(zhuǎn)一 π/2，則接收端將自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)旋轉(zhuǎn)+ η /2 ;后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理流程與普通相干光信號(hào)的處理流程相同。
2.如權(quán)利要求1所述的相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于:所述調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制相移鍵控BPSK信號(hào)或者偏振開關(guān)四相移鍵控PS-QPSK信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于:所述調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制相移鍵控BPSK信號(hào)時(shí)，發(fā)送端定義長度為N的控制信號(hào)序列C(η)，I ^ n ^ N, η、N均為正整數(shù)，所述控制信號(hào)序列C(n)是一段長為N的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列PRBS碼流，控制信號(hào)取值為O或I ;發(fā)送端將控制信號(hào)序列循環(huán)移位，每一碼元時(shí)刻循環(huán)移位一次，對每一碼元，根據(jù)對應(yīng)時(shí)刻的c(i)的值決定是否旋轉(zhuǎn)BPSK信號(hào):當(dāng)c(i) = ο時(shí)，發(fā)送端不旋轉(zhuǎn)BPSK信號(hào)；C(1) = I時(shí)，發(fā)送端將BPSK信號(hào)旋轉(zhuǎn)/2 ;然后使用IQ調(diào)制器，調(diào)制光信號(hào)； 接收端使用與發(fā)送端相同的控制信號(hào)序列，將接收端與發(fā)送端的控制數(shù)字序列對齊，并與發(fā)送端受控?cái)?shù)字序列同步循環(huán)移位，再根據(jù)控制信號(hào)序列的數(shù)值逆向旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào):當(dāng)c(i) =O時(shí)，接收端不旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)；ca) = 1時(shí)，接收端將自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)旋轉(zhuǎn)-H /2 ; 對于偏振復(fù)用的BPSK信號(hào)，發(fā)送端分別定義兩個(gè)長度為N的控制信號(hào)序列:Cx(n)與Cy(η)，I彡η彡N，η、N均為正整數(shù)，Cx (η)為X偏振的控制序列，Cy (η)為Y偏振的控制序列，對兩個(gè)偏振信號(hào)分別進(jìn)行受控旋轉(zhuǎn)；接收端使用CMA算法更新自適應(yīng)濾波器系數(shù)，解出X偏振信號(hào)與Y偏振信號(hào)，再各自根據(jù)對應(yīng)控制信號(hào)序列逆向旋轉(zhuǎn)；χ偏振信號(hào)與Y偏振信號(hào)的處理是兩個(gè)獨(dú)立的過程，且處理方法相同，下面統(tǒng)一描述，統(tǒng)一用Erat (i)表示X偏振信號(hào)或Y偏振信號(hào)，統(tǒng)一用控制數(shù)字序列C(η)表不Cx(n)或CY(n)； 對于普通BPSK信號(hào)和偏振復(fù)用的BPSK信號(hào)，將接收端與發(fā)送端的控制數(shù)字序列對齊的同步流程如下: 步驟101、接收端進(jìn)行色散補(bǔ)償、時(shí)鐘恢復(fù)后，將自適應(yīng)濾波器的輸出做二階差分檢測，消去接收端、發(fā)送端頻差與相差的影響，并進(jìn)行二次方處理，消去BPSK調(diào)制數(shù)據(jù)的影響，計(jì)算公式為:
Eout (i)>E0Ut(i+l),Eout (i+2)分別為自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)，序號(hào)依次為1、i+l、i+2，i為正整數(shù)，五:2(/+2)為經(jīng)二階差分檢測再進(jìn)行二次乘方的數(shù)字信號(hào)； 或者直接對角度進(jìn)行二階差分運(yùn)算，并對η求模:
angle為對復(fù)信號(hào)求角度的函數(shù)，為經(jīng)二階差分檢測并求模的角度信號(hào)； 步驟102、將Ewt (i)的數(shù)據(jù)分幀，每N個(gè)數(shù)據(jù)為一幀，任取一幀，經(jīng)步驟101中兩種方式處理的數(shù)據(jù)分別為EdJli1 (?)或effl (η)； 步驟103、對控制數(shù)字序列C(n)進(jìn)行循環(huán)二階差分處理，并取模:
Cdif2 (n+2) = [C(n+2)+C(n)-2C(n+l)]MOD2, I ≤ η ≤ N-2,
Cdif2 (2) = [C(2)+C (N) -2C(l)]MOD2, 得到經(jīng)循環(huán)二階差分計(jì)算的受控旋轉(zhuǎn)數(shù)字序列Cdif2 (η)，I ^η^Ν； 步驟104、將Cdif2 (η)循環(huán)移位，移位后與五或6f/200做相關(guān)運(yùn)算:
k為Cdif2 (η)循環(huán)移位的位數(shù)，k為正整數(shù)，Cdif2 (η)循環(huán)移位k位得到Cf72 (/7): 找到SUM (k)絕對值的峰值，再根據(jù)該峰值所對應(yīng)的k值將C (η)循環(huán)移位，產(chǎn)生Ck (η)；將Ck(η)與Erat(η)對齊，完成接收端與發(fā)送端受控?cái)?shù)字序列的同步；后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理流程與普通BPSK信號(hào)處理流程相同。
4.如權(quán)利要求2所述的相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于:所述調(diào)制信號(hào)為偏振開關(guān)四相移鍵控PS-QPSK信號(hào)時(shí)，發(fā)送端定義長度為N的控制信號(hào)序列C(n),l ^N, η、N均為正整數(shù)，所述控制信號(hào)序列C (η)是一段長為N的偽PRBS碼流，控制信號(hào)取值為O或I ;發(fā)送端將控制信號(hào)序列C (η)循環(huán)移位，并使用C(I)對Y偏振的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行受控旋轉(zhuǎn)，X偏振的調(diào)制信號(hào)不做改變； 接收端進(jìn)行色散補(bǔ)償、時(shí)鐘恢復(fù)后，使用CMA算法更新自適應(yīng)濾波器系數(shù)，解出兩個(gè)偏振信號(hào)，接收端使用與發(fā)送端相同的控制信號(hào)序列，將接收端與發(fā)送端的控制數(shù)字序列對齊，并與發(fā)送端受控?cái)?shù)字序列同步循環(huán)移位，并根據(jù)控制信號(hào)序列的數(shù)值逆向旋轉(zhuǎn)Y偏振信號(hào):當(dāng)C(I) = O時(shí)，接收端不旋轉(zhuǎn)Y偏振信號(hào)；C(1) = I時(shí)，接收端將Y偏振信號(hào)旋轉(zhuǎn) I /2 ; 對于PS-QPSK信號(hào)，將接收端與發(fā)送端的控制數(shù)字序列對齊的同步流程如下:步驟201、接收端進(jìn)行色散補(bǔ)償、時(shí)鐘恢復(fù)后，將自適應(yīng)濾波器的XY輸出相除，再進(jìn)行二次方處理，去除調(diào)制的影響，計(jì)算公式為:
五為自適應(yīng)濾波器輸出的Y偏振數(shù)字信號(hào)，E^ut{?)為自適應(yīng)濾波器輸出的X偏振數(shù)字信號(hào)，五為兩者相除產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)； 再將五:(O做一階差分，消去自適應(yīng)輸出的兩偏振信號(hào)的相位差的影響，計(jì)算公式為:
其中，E^t-dif (i +1)為將五:(O做一階差分所得的數(shù)字信號(hào)； 或者先把復(fù)平面信號(hào)轉(zhuǎn)化為角度信號(hào)，再對應(yīng)計(jì)算:
angle為求角度計(jì)算，mod為取模運(yùn)算，6^ (/+1)為x信號(hào)與y信號(hào)求角度后相減、再做差分的角度信號(hào)； 步驟202、將Ewt (i)的數(shù)據(jù)分幀，每N個(gè)數(shù)據(jù)為一幀，任取一幀，經(jīng)步驟201中兩種方式處理的數(shù)據(jù)分別為
步驟203、對控制數(shù)字序列進(jìn)行循環(huán)一階差分處理，并取模，
Cdif (n+1) = [C(n+1)-C (n)]M0D2, I ≤ η ≤ N_l,
Cdif(I) = [C(I)-C (N)]M0D2, 得到經(jīng)循環(huán)一階差分計(jì)算的受控旋轉(zhuǎn)數(shù)字序列Cdif (η)，I≤η≤N ; 步驟204、將Cdif (η)循環(huán)移位，移位后與
做相關(guān)運(yùn)算:
k為Cdif (η)循環(huán)移位的位數(shù)，k為正整數(shù)，Cdif (η)循環(huán)移位k位得到Cfi O); 尋找SUM(k)絕對值的峰值，再根據(jù)峰值所對應(yīng)的k值對C (η)進(jìn)行循環(huán)移位k位，產(chǎn)生Ck(n) ；^Ck(n)與五:0)對齊，完成接收端、發(fā)送端控制數(shù)字序列的同步；后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理流程與普通PS-QPSK信號(hào)處理流程相同。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于:所述后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理流程為:載波恢復(fù)-頻差估計(jì)與補(bǔ)償一載波恢復(fù)-相差估計(jì)與補(bǔ)償一碼兀判決。
6.一種相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制方法，其特征在于，包括以下步驟: A、發(fā)送端根據(jù)預(yù)先確定的控制信號(hào)序列的數(shù)值對調(diào)制信號(hào)進(jìn)行受控旋轉(zhuǎn):控制信號(hào)取值為O或1，發(fā)送端將控制信號(hào)序列循環(huán)移位，當(dāng)控制信號(hào)取值為O時(shí)，發(fā)送端不旋轉(zhuǎn)調(diào)制信號(hào)；當(dāng)控制信號(hào)取值為I時(shí)，發(fā)送端將調(diào)制信號(hào)旋轉(zhuǎn)+ η/2或者一 π/2 ;對調(diào)制信號(hào)進(jìn)行受控旋轉(zhuǎn)處理后，產(chǎn)生一個(gè)偽偏振復(fù)用四相移鍵控PM-QPSK信號(hào)； B、接收端進(jìn)行色散補(bǔ)償、時(shí)鐘恢復(fù)后，使用自適應(yīng)濾波器處理數(shù)字信號(hào)，并使用恒模算法CMA對自適應(yīng)濾波器的系數(shù)進(jìn)行更新；接收端使用與發(fā)送端相同的控制信號(hào)序列，并與發(fā)送端受控?cái)?shù)字序列同步循環(huán)移位，再根據(jù)控制信號(hào)序列的數(shù)值逆向旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)，去除在發(fā)送端受控旋轉(zhuǎn)的影響:當(dāng)控制信號(hào)取值為O時(shí)，接收端不旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)；當(dāng)控制信號(hào)取值為I時(shí)，若步驟A中發(fā)送端將調(diào)制信號(hào)旋轉(zhuǎn)+ π/2，則步驟B中接收端將自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)旋轉(zhuǎn)一 π/2 ;若步驟A中發(fā)送端將調(diào)制信號(hào)旋轉(zhuǎn)一 π/2，則步驟B中接收端將自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)旋轉(zhuǎn)+ π/2 ;后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理流程與普通相干光信號(hào)的處理流程相同。
7.如權(quán)利要求6所述的相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制方法，其特征在于:所述調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制相移鍵控BPSK信號(hào)或者偏振開關(guān)四相移鍵控PS-QPSK信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制方法，其特征在于:所述調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制相移鍵控BPSK信號(hào)時(shí)，發(fā)送端定義長度為N的控制信號(hào)序列C(n)，I ^ n ^ N, η、N均為正整數(shù)，所述控制信號(hào)序列C(n)是一段長為N的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列PRBS碼流，控制信號(hào)取值為O或I ;發(fā)送端將控制信號(hào)序列循環(huán)移位，每一碼元時(shí)刻循環(huán)移位一次，對每一碼元，根據(jù)對應(yīng)時(shí)刻的c(i)的值決定是否旋轉(zhuǎn)BPSK信號(hào):當(dāng)c(i) = ο時(shí)，發(fā)送端不旋轉(zhuǎn)BPSK信號(hào)；C(1) = I時(shí)，發(fā)送端將BPSK信號(hào)旋轉(zhuǎn)/2 ;然后使用IQ調(diào)制器，調(diào)制光信號(hào)； 接收端使用與發(fā)送端相同的控制信號(hào)序列，將接收端、發(fā)送端的控制數(shù)字序列對齊，并與發(fā)送端受控?cái)?shù)字序列同步循環(huán)移位，再根據(jù)控制信號(hào)序列的數(shù)值逆向旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào):當(dāng)c(i) =O時(shí)，接收端不旋轉(zhuǎn)自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)；c(i) = ?時(shí)，接收端將自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)旋轉(zhuǎn)-π /2 ; 對于偏振復(fù)用的BPSK信號(hào)，發(fā)送端分別定義兩個(gè)長度為N的控制信號(hào)序列:Cx(n)與Cy(η)，I彡η彡N，η、N均為正整數(shù)，Cx (η)為X偏振的控制序列，Cy (η)為Y偏振的控制序列，對兩個(gè)偏振信號(hào)分別進(jìn)行受控旋轉(zhuǎn)；接收端使用CMA算法更新自適應(yīng)濾波器系數(shù)，解出X偏振信號(hào)與Y偏振信號(hào)，再各自根據(jù)對應(yīng)控制信號(hào)序列逆向旋轉(zhuǎn)；χ偏振信號(hào)與Y偏振信號(hào)的處理是兩個(gè)獨(dú)立的過程，且處理方法相同，下面統(tǒng)一描述，統(tǒng)一用Erat (i)表示X偏振信號(hào)或Y偏振信號(hào)，統(tǒng)一用控制數(shù)字序列C(η)表不Cx(n)或CY(n)； 對于普通BPSK信號(hào)和偏振復(fù)用的BPSK信號(hào)，將接收端與發(fā)送端的控制數(shù)字序列對齊的同步流程如下: 步驟101、接收端進(jìn)行色散補(bǔ)償、時(shí)鐘恢復(fù)后，將自適應(yīng)濾波器的輸出做二階差分檢測，消去接收端、發(fā)送端頻差與相差的影響，并進(jìn)行二次方處理，消去BPSK調(diào)制數(shù)據(jù)的影響，計(jì)算公式為: '
Eout (i)>E0Ut(i+l),Eout (i+2)分別為自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)，序號(hào)依次為1、i+l、i+2，i為正整數(shù)，EdJt2(i+2)為經(jīng)二階差分檢測再進(jìn)行二次乘方的數(shù)字信號(hào)； 或者直接對角度進(jìn)行二階差分運(yùn)算，并對η求模:
angle為對復(fù)信號(hào)求角度的函數(shù)，6>7<2(/+2).為經(jīng)二階差分檢測并求模的角度信號(hào)； 步驟102、將Ewt (i)的數(shù)據(jù)分幀，每N個(gè)數(shù)據(jù)為一幀，任取一幀，經(jīng)步驟101中兩種方式處理的數(shù)據(jù)分別為EdJ"1 (η)或θ，2(η)； 步驟103、對控制數(shù)字序列C(n)進(jìn)行循環(huán)二階差分處理，并取模:
得到經(jīng)循環(huán)二階差分計(jì)算的受控旋轉(zhuǎn)數(shù)字序列Cdif2 (η)，I ^η^Ν； 步驟104、將Cdif2 (η)循環(huán)移位，移位后與
做相關(guān)運(yùn)算:
k為Cdif2 (η)循環(huán)移位的位數(shù)，k為正整數(shù)，Cdif2 (η)循環(huán)移位k位得到Cf1 (η); 找到SUM (k)絕對值的峰值，再根據(jù)該峰值所對應(yīng)的k值將C (η)循環(huán)移位，產(chǎn)生Ck (η)；將Ck(η)與Erat(η)對齊，完成接收端與發(fā)送端受控?cái)?shù)字序列的同步；后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理流程與普通BPSK信號(hào)處理流程相同。
9.如權(quán)利要求7所述的相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制方法，其特征在于:所述調(diào)制信號(hào)為偏振開關(guān)四相移鍵控PS-QPSK信號(hào)時(shí)，發(fā)送端定義長度為N的控制信號(hào)序列C(n),l ^N, η、N均為正整數(shù)，所述控制信號(hào)序列C (η)是一段長為N的偽PRBS碼流，控制信號(hào)取值為O或I ;發(fā)送端將控制信號(hào)序列C (η)循環(huán)移位，并使用C(I)對Y偏振的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行受控旋轉(zhuǎn)，X偏振的調(diào)制信號(hào)不做改變； 接收端進(jìn)行色散補(bǔ)償、時(shí)鐘恢復(fù)后，使用CMA算法更新自適應(yīng)濾波器系數(shù)，解出兩個(gè)偏振信號(hào)，將接收端與發(fā)送端的控制數(shù)字序列對齊，并與發(fā)送端受控?cái)?shù)字序列同步循環(huán)移位，并根據(jù)控制信號(hào)序列的數(shù)值逆向旋轉(zhuǎn)Y偏振信號(hào):當(dāng)C(I) = O時(shí)，接收端不旋轉(zhuǎn)Y偏振信號(hào)；C(1) = I時(shí)，接收端將Y偏振信號(hào)旋轉(zhuǎn)-π/2 ；對于PS-QPSK信號(hào)，將接收端與發(fā)送端的控制數(shù)字序列對齊的同步流程如下: 步驟201、接收端進(jìn)行色散補(bǔ)償、時(shí)鐘恢復(fù)后，將自適應(yīng)濾波器的XY輸出相除，再進(jìn)行二次方處理，去除調(diào)制的影響，計(jì)算公式為:
Eyou1 (O為自適應(yīng)濾波器輸出的Y偏振數(shù)字信號(hào)，Elli (O為自適應(yīng)濾波器輸出的X偏振數(shù)字信號(hào)，五為兩者相除產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)； 再將五:(X)做一階差分，消去自適應(yīng)輸出的兩偏振信號(hào)的相位差的影響，計(jì)算公式為:
其中，五:-+ 為將五做一階差分所得的數(shù)字信號(hào)； 或者先把復(fù)平面信號(hào)轉(zhuǎn)化為角度信號(hào)，再對應(yīng)計(jì)算:
angle為求角度計(jì)算,mod為取模運(yùn)算，沒(/+I)為x信號(hào)與y信號(hào)求角度后相減、再做差分的角度信號(hào)； 步驟202、將Ewt (i)的數(shù)據(jù)分幀，每N個(gè)數(shù)據(jù)為一幀，任取一幀，經(jīng)步驟201中兩種方式處理的數(shù)據(jù)分別為五:」#O)或《Ο); 步驟203、對控制數(shù)字序列進(jìn)行循環(huán)一階差分處理，并取模，
Cdif (n+1) = [C (n+1)-C (n)]M0D2, I ≤ η ≤ N_l,
Cdif(I) = [C(I)-C (N)]M0D2, 得到經(jīng)循環(huán)一階差分計(jì)算的受控旋轉(zhuǎn)數(shù)字序列Cdif (η)，I≤η≤N ; 步驟204、將Cdif (η)循環(huán)移位，移位后與或
做相關(guān)運(yùn)算:
k為Cdif (η)循環(huán)移位的位數(shù)，k為正整數(shù)，Cdif (η)循環(huán)移位k位得到Cf7O); 尋找SUM(k)絕對值的峰值，再根據(jù)峰值所對應(yīng)的k值對C (η)進(jìn)行循環(huán)移位k位，產(chǎn)生Ck(n) dfCk(n)與￡:,(/7)對齊，完成接收端、發(fā)送端控制數(shù)字序列的同步；后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理流程與普通PS-QPSK信號(hào)處理流程相同。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的相干光通信領(lǐng)域中相位受控旋轉(zhuǎn)的調(diào)制方法，其特征在于:所述后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理流程為:載波恢復(fù)-頻差估計(jì)與補(bǔ)償一載波恢復(fù)-相差估計(jì)與補(bǔ)償一碼元判決。
【文檔編號(hào)】H04B10/548GK104168069SQ201410394427
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】曾韜, 潘勇, 楊奇, 余少華 申請人:武漢郵電科學(xué)研究院