本發(fā)明屬于光通信，更具體地，涉及一種自適應(yīng)緩解imdd系統(tǒng)中mpi噪聲的方法及imdd系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、高階調(diào)制格式(如pam4、pam8等)在傳輸過程中由于電平間距的減小會(huì)對(duì)所受的噪聲和信號(hào)抖動(dòng)等損傷更敏感。imdd(直調(diào)直檢，intensity?modulation?and?directdetection)系統(tǒng)中，信號(hào)光在多個(gè)臟的光纖連接器間反射導(dǎo)致的干擾光到達(dá)接收機(jī)后，會(huì)與信號(hào)光共同被pd(photodetector，光電探測(cè)器)探測(cè)，從而引入mpi噪聲。mpi噪聲會(huì)導(dǎo)致信號(hào)大范圍(幾千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn))和大幅度(大量數(shù)據(jù)點(diǎn)接近甚至超過判決電平)的抖動(dòng)，難以被常規(guī)的ffe(feed-forward?equalizer，前饋均衡器)所補(bǔ)償，造成了ber(bit?error?ratio，誤碼率)的嚴(yán)重劣化。mpi已成為當(dāng)前限制imdd系統(tǒng)高階格式的部署和速率的進(jìn)一步提升的主要因素之一。然而當(dāng)前施工不夠規(guī)范導(dǎo)致光纖連接器端面污染現(xiàn)象較為常見，而問題連接器仍需要一線員工上站根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位排障，施工周期長(zhǎng)效率低，所以緩解mpi噪聲對(duì)高階高速imdd傳輸?shù)男盘?hào)損傷至關(guān)重要。

2、目前關(guān)于削弱mpi影響的研究有很多。例如使用外加的相位抖動(dòng)將干擾噪聲分配到帶外、使用擾偏器破壞偏振對(duì)齊條件或者構(gòu)建光學(xué)支路模擬干擾光以補(bǔ)償，但這些方案都需要引入額外的光學(xué)器件，還與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)不兼容。所以更為經(jīng)濟(jì)的基于dsp的數(shù)字域處理方案近年相繼提出。但是數(shù)字域模擬高通濾波器方案復(fù)雜度高，還會(huì)在mpi噪聲低時(shí)降低傳輸性能；混合編碼濾波方案對(duì)同步要求高，也需要額外的擴(kuò)頻頻段；因此，復(fù)雜度低的誤差信號(hào)重構(gòu)mpi噪聲方法顯現(xiàn)出了優(yōu)勢(shì)。

3、當(dāng)前基于誤差信號(hào)重構(gòu)mpi噪聲方法主要有基于權(quán)值因子補(bǔ)償電平差異的id-mpi-m(intensity-dependent?mpi?mitigation)方案和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)判決閾值電壓的adt(adaptive?decision?threshold)方案。其中id-mpi-m通過重建并移除mpi噪聲來恢復(fù)信號(hào)而adt通過動(dòng)態(tài)調(diào)整閾值電壓來適應(yīng)mpi波動(dòng)。但是，id-mpi-m方案手動(dòng)調(diào)節(jié)四個(gè)權(quán)值因子而無法適用實(shí)際實(shí)時(shí)傳輸；adt方案需要訓(xùn)練序列初始收斂閾值電壓在實(shí)際的短距高速傳輸業(yè)務(wù)中難以實(shí)現(xiàn)。

4、因此，現(xiàn)有高速高階imdd系統(tǒng)中基于誤差信號(hào)重構(gòu)mpi噪聲的方法存在難以自適應(yīng)、復(fù)雜度高以及需要額外器件的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)相關(guān)技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供了一種自適應(yīng)緩解imdd系統(tǒng)中mpi噪聲的方法及imdd系統(tǒng)，旨在解決在現(xiàn)有高速高階imdd系統(tǒng)中基于誤差信號(hào)重構(gòu)mpi噪聲的方法存在難以自適應(yīng)、復(fù)雜度高以及需要額外器件的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)緩解imdd系統(tǒng)中mpi噪聲的方法，用于接收端，包括：

3、s1、獲取接收信號(hào)，并計(jì)算得到其概率密度分布；

4、s2、根據(jù)接收信號(hào)的概率密度分布，在每個(gè)波谷處獲取兩個(gè)量化電平值作為閾值電平對(duì)；

5、s3、每個(gè)波谷對(duì)應(yīng)的閾值電平對(duì)之間的區(qū)間為雜散區(qū)間，其余為可信賴區(qū)間；將接收信號(hào)中位于可信賴區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)劃分為可信賴點(diǎn)，并將位于雜散區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)劃分為雜散點(diǎn)；

6、s4、在對(duì)可信賴點(diǎn)進(jìn)行判決操作后，獲取可信賴點(diǎn)對(duì)應(yīng)的恢復(fù)信號(hào)，并計(jì)算得到所述可信賴點(diǎn)對(duì)應(yīng)的判決誤差；

7、s5、根據(jù)所述可信賴點(diǎn)的判決誤差，對(duì)所述雜散點(diǎn)進(jìn)行mpi噪聲估計(jì)和mpi噪聲補(bǔ)償，對(duì)補(bǔ)償后的所述雜散點(diǎn)進(jìn)行判決操作，獲取雜散點(diǎn)對(duì)應(yīng)的恢復(fù)信號(hào)；

8、s6、綜合可信賴點(diǎn)對(duì)應(yīng)的恢復(fù)信號(hào)和雜散點(diǎn)對(duì)應(yīng)的恢復(fù)信號(hào)，得到最終的輸出信號(hào)。

9、可選的，s1具體包括：

10、s11、接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集得到發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)x(t)受鏈路mpi噪聲干擾影響的接收信號(hào)數(shù)據(jù)，將接收信號(hào)數(shù)據(jù)記為y(t)；所述發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)x(t)為imdd光通信系統(tǒng)中發(fā)射端m階電平的pam-m發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)；

11、s12、根據(jù)y(t)的最大值和最小值，將接收信號(hào)數(shù)據(jù)y(t)均勻地量化為n個(gè)組，將y(t)中的數(shù)據(jù)點(diǎn)有序劃分入介n個(gè)等間距量化區(qū)間中，并取量化區(qū)間的中點(diǎn)作為該組的量化電平；

12、s13、根據(jù)每個(gè)組內(nèi)包含的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)目，得到電平分布的概率密度分布，將概率密度分布記為p(f)。

13、可選的，s2具體包括：

14、s21、pam-m信號(hào)的概率密度分布p(f)呈現(xiàn)m個(gè)波峰和(m-1)個(gè)波谷；在每個(gè)波谷的左側(cè)按照從波谷到波峰的順序，選取靠近波谷附近的三個(gè)量化電平值，并從中按順序選取第一個(gè)組內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)目大于125％波谷處數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)目的量化電平作為閾值電平，記為該波谷電平m側(cè)的閾值電平thm,upper；

15、s22、在每個(gè)波谷的右側(cè)按照從波谷到波峰的順序，選取靠近波谷附近的三個(gè)量化電平值，并從中按順序選取第一個(gè)組內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)目大于125％波谷處數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)目的量化電平，同時(shí)，該量化電平內(nèi)含有的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)目比電平m側(cè)的閾值電平thm,upper含有的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)目多，記為該波谷電平m+1側(cè)的閾值電平thm+1,lower。

16、可選的，s3具體包括：

17、s31、將接收信號(hào)y(t)中屬于區(qū)間(thm,lower,thm,upper)中的數(shù)據(jù)點(diǎn)劃分為電平m的可信賴點(diǎn)，其中，電平“1”和電平“m”的可信賴點(diǎn)區(qū)間分別為(min(y(t)),th1,upper)和(thm,lower,max(y(t)))；

18、s32、將屬于區(qū)間(thm,upper,thm+1,lower)中的數(shù)據(jù)點(diǎn)劃分為電平m和電平m+1之間的雜散點(diǎn)。

19、可選的，所述計(jì)算得到所述可信賴點(diǎn)對(duì)應(yīng)的判決誤差，包括：

20、將可信賴點(diǎn)的恢復(fù)信號(hào)與可信賴點(diǎn)相減得到可信賴點(diǎn)對(duì)應(yīng)的誤差。

21、可選的，s5具體包括：

22、s51、估計(jì)每個(gè)雜散點(diǎn)對(duì)應(yīng)的mpi噪聲；電平m和電平m+1之間的雜散點(diǎn)的mpi噪聲估計(jì)，由該點(diǎn)的鄰近數(shù)據(jù)點(diǎn)中屬于電平m的可信賴點(diǎn)的誤差和屬于電平m+1的可信賴點(diǎn)的誤差的均值計(jì)算得到；

23、s52、對(duì)每個(gè)雜散點(diǎn)一一減去該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的mpi噪聲，得到該雜散點(diǎn)的mpi噪聲補(bǔ)償；

24、s53、對(duì)補(bǔ)償后的雜散點(diǎn)進(jìn)行pam-m信號(hào)判決，得到與雜散點(diǎn)對(duì)應(yīng)的恢復(fù)的發(fā)射信號(hào)。

25、可選的，s6具體包括：

26、s61、將接收數(shù)據(jù)y(t)中的可信賴點(diǎn)全部替換為可信賴點(diǎn)對(duì)應(yīng)的恢復(fù)信號(hào)；

27、s62、將接收數(shù)據(jù)y(t)中的雜散點(diǎn)全部替換為雜散點(diǎn)對(duì)應(yīng)的恢復(fù)信號(hào)，得到消除mpi噪聲的恢復(fù)信號(hào)y′(t)，作為最終的輸出信號(hào)。

28、第二方面，本發(fā)明還提供了一種imdd系統(tǒng)的接收端，包括：存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)執(zhí)行第一方面任一項(xiàng)所述的方法。

29、第三方面，本發(fā)明還提供了一種imdd系統(tǒng)，包括：

30、發(fā)送端、傳輸光纖、光纖連接器和如第二方面所述的接收端；

31、所述發(fā)射端用于生成并調(diào)制發(fā)射信號(hào)，將發(fā)射信號(hào)發(fā)射進(jìn)入傳輸光纖中；

32、所述傳輸光纖用于將發(fā)射信號(hào)傳輸?shù)浇邮斩吮惶綔y(cè)接收；

33、所述光纖連接器用于連接多根傳輸光纖；

34、所述接收端執(zhí)行如第一方面任一項(xiàng)所述的自適應(yīng)緩解imdd系統(tǒng)中mpi噪聲的方法，獲取最終的輸出信號(hào)。

35、通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得以下有益效果：

36、1、本發(fā)明提供的一種自適應(yīng)緩解imdd系統(tǒng)中mpi噪聲的方法，基于dsp的數(shù)字域處理方案，無需額外的光學(xué)器件，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)兼容；根據(jù)接收信號(hào)的密度分布選取了多個(gè)閾值電平，對(duì)接收信號(hào)的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分，得到信賴點(diǎn)和雜散點(diǎn)；采用接收數(shù)據(jù)中指導(dǎo)補(bǔ)償mpi噪聲，通過信賴點(diǎn)和雜散點(diǎn)進(jìn)行判決后，補(bǔ)償?shù)玫交謴?fù)信號(hào)，在此過程中無需額外添加訓(xùn)練序列；其中，mpi噪聲估計(jì)與補(bǔ)償過程的計(jì)算中只涉及求和與平均，僅需幾十個(gè)加法器和一個(gè)除法器，計(jì)算復(fù)雜度低；該方法具有適用實(shí)際傳輸業(yè)務(wù)、實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)、低復(fù)雜度、低成本的優(yōu)勢(shì)，為光通信的mpi噪聲緩解提供了新思路。

37、2、本發(fā)明提供的一種自適應(yīng)緩解imdd系統(tǒng)中mpi噪聲的方法，制定了的閾值電平確立規(guī)則，在接收端dsp中提取得到接收信號(hào)關(guān)于量化電平的概率密度分布，并按照所提出的閾值電平確立規(guī)則來自適應(yīng)確定2(m-1)個(gè)閾值電平。采用基于概率密度分布的信號(hào)數(shù)據(jù)點(diǎn)劃分方法保留了可信賴點(diǎn)的準(zhǔn)確性并精確補(bǔ)償了不同區(qū)間雜散點(diǎn)的mpi噪聲，自適應(yīng)地實(shí)現(xiàn)對(duì)imdd系統(tǒng)鏈路中mpi噪聲的緩解。

38、3、本發(fā)明提供的一種imdd系統(tǒng)，基于dsp的數(shù)字域處理方案，無需額外的光學(xué)器件，mpi噪聲估計(jì)與補(bǔ)償過程的計(jì)算中只涉及求和與平均，僅需幾十個(gè)加法器和一個(gè)除法器，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的復(fù)雜度。