光相干通信中色散估計方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種光相干通信中色散估計方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著互聯(lián)網(wǎng)流量的增加，在干線系統(tǒng)的光通信系統(tǒng)中需要更大的容量。當每波長 比特率增加時，在傳輸路徑上的色度色散，偏振模色散以及各種非線性效應(yīng)的波形失真而 導致信息質(zhì)量的退化變得很嚴重。
[0003] 和非相干技術(shù)相比，數(shù)字相干接收技術(shù)有如下優(yōu)點：大約3dB的光信噪比（OSNR) 增益；可以方便地采用電均衡技術(shù)來應(yīng)對信道變化，降低成本等；可以采用更高效的調(diào)制 技術(shù)以及偏振復用來提高傳輸容量。因此數(shù)字相干技術(shù)被認為是高速光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技 術(shù)。
[0004] 光相干接收機中，通過將信號光和本振光進行混頻，信號光的幅度和相位信息被 搬移到基帶信號中，因而光相干檢測保留了光場的所有信息，可以發(fā)揮數(shù)字信號處理技術(shù) 的功能和性能上的優(yōu)勢。采用電均衡技術(shù)能夠近乎完全地補償光信號的線性失真，如補償 色度色散（CD)，偏振模色散（PMD)等。
[0005] 圖I (a)為典型的數(shù)字相干接收機框圖。接收光信號被偏振分光器（PBS)分成相互 正交的兩個偏振態(tài)信號。PBS輸出偏振光信號通過90°光混頻器與本振光信號進行混頻。 混頻后的光信號通過平衡光電檢測器轉(zhuǎn)換為基帶電信號。光電轉(zhuǎn)換后的電信號為每個偏振 態(tài)有兩路信號，但這4路信號與原始的4路信號并不對應(yīng)，因為經(jīng)過傳輸信道后，兩個偏振 態(tài)之間有串擾、偏振態(tài)也有旋轉(zhuǎn)，所以接收端此處的兩個偏振態(tài)、每個偏振態(tài)有兩路正交信 號與發(fā)射信號沒有對應(yīng)關(guān)系。光電轉(zhuǎn)換后的電信號通過ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號?？梢酝ㄓ?數(shù)字信號處理技術(shù)對ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行處理。
[0006] 數(shù)字信號處理部分，如圖1(b)所示，包括IQ Skew補償，IQ不平衡補償，色散（⑶） 補償，色散估計，時鐘恢復，偏振解復用，載波恢復，判決檢測等。IQ Skew調(diào)整4路信號的延 遲，解決光電轉(zhuǎn)換前端4路信號延遲不一致問題。色散（CD)補償單元常采樣頻域快速卷積 技術(shù)補償光鏈路色散。時鐘恢復調(diào)整采樣相位，為后面的偏振解復用模塊提供穩(wěn)定采樣相 位的數(shù)據(jù)。偏振解復用補償殘余色散和偏振模色散（PMD)。載波恢復，補償接收端本振光與 發(fā)送端載波光頻率不一致問題。其中，色度色散（CD)的值一般較大，色度色散和偏振模色 散（PMD)的均衡一般分兩部分完成，首先，補償靜態(tài)色散，這里的均衡器通常不能使用標準 的自適應(yīng)算法進行更新系數(shù)，如補償40000ps / nm色度色散，則濾波器抽頭數(shù)要達到大幾 百甚至上千，通常利用快速傅立葉變換技術(shù)進行頻域快速卷積。由色散估計模塊為色散補 償模塊提供要補償?shù)纳⒅怠?br>[0007] 殘余的色度色散和偏振模色散的補償通過FIR蝶形均衡器來實現(xiàn)，F(xiàn)IR蝶形濾波 器采用自適應(yīng)算法對系數(shù)進行更新，以跟蹤補償隨時間動態(tài)變化的偏振模色散。FIR蝶形 均衡器又稱為偏振解復用。FIR蝶形自適應(yīng)均衡器，有均衡、匹配濾波和采樣位置調(diào)整的作 用。當采樣位置變化范圍過大，或采樣頻偏存在，采樣相位變化范圍超過FIR蝶形自適應(yīng)均 衡器調(diào)整范圍，會引起FIR蝶形自適應(yīng)均衡器無法正常工作。需要在FIR蝶形均衡器之前 放一個時鐘恢復模塊。
[0008] 時鐘恢復，估計輸入符號的采樣時間誤差，并對符號的采樣時間進行插值調(diào)整，或 者通過VCO調(diào)整ADC采樣頻率，以保證提供穩(wěn)定的符號采樣相位。時鐘恢復的鑒相器需要 能夠容忍一定的信號失真，而傳統(tǒng)的時鐘恢復通常僅能容忍很小的色散。為了不增加時鐘 恢復模塊的復雜性，且目前缺少容忍大殘余色散值的時鐘恢復方法，需要精確的色散補償。
[0009] 綜上所述，傳統(tǒng)色散估計方法，提出的利用傳輸質(zhì)量信息（如差錯率、Q因數(shù)等）來 進行可變色散補償器的反饋控制的方法。以一定步長的色散間隔，改變色散補償濾波器的 色散補償量，直到系統(tǒng)收斂。系統(tǒng)啟動時，搜索過程是緩慢的，且精度低。再者，光纖鏈路受 到環(huán)境溫度變化的影響，鏈路色散值也會發(fā)生緩慢變化。工作過程中，傳統(tǒng)基于搜索的色 散估計方法，很難判斷運行中色散值的緩慢變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明提出一種光相干通信中色散估計方法及裝置，以解決色散測量精度低效率 低的問題。
[0011] 為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種光相干通信中色散估計方法，該方法包 括：
[0012] 對IQ不平衡補償后的數(shù)據(jù)做快速傅立葉變換得到兩個偏振方向的頻域數(shù)據(jù)；
[0013] 對所述頻域數(shù)據(jù)求自相關(guān)序列，將所述自相關(guān)序列的值分別進行快速逆傅立葉變 換，對快速逆傅立葉變換結(jié)果求模平方，并將兩個偏振方向結(jié)果相加，得P[η]; _4]確定多組數(shù)據(jù)的PW平均值
[0015] 求p[n]的最大值的索引rv根據(jù)最大值的索引η(ι估算光纖鏈路色散值。
[0016] 可選地，上述方法中，對IQ不平衡補償后的數(shù)據(jù)做快速傅立葉變換得到兩個偏振 方向的頻域數(shù)據(jù)指：
[0017] 對IQ不平衡補償后的兩個偏振數(shù)據(jù)，分別進行快速傅立葉變換后，得到兩個偏振 的頻域數(shù)據(jù)和nq，λ = 0, ,..,,Vm - 1，k為頻率索引，Nfft為傅立葉變化點數(shù)；
[0018] 按照如下公式取兩個偏振方向非正交的信號的頻譜，得到兩個偏振方向的頻域數(shù) 據(jù)：
[0019] Xi [k] =X[k] cos Θ j+ y [k] sin Θ i7 i-1,2,
[0020] 其中，
【主權(quán)項】
1. 一種光相干通信中色散估計方法，其特征在于，該方法包括： 對IQ不平衡補償后的數(shù)據(jù)做快速傅立葉變換得到兩個偏振方向的頻域數(shù)據(jù)； 對所述頻域數(shù)據(jù)求自相關(guān)序列，將所述自相關(guān)序列的值分別進行快速逆傅立葉變換， 對快速逆傅立葉變換結(jié)果求模平方，并將兩個偏振方向結(jié)果相加，得p . 5 確定多組數(shù)據(jù)的P[n]平均值 ， 求P[n]的最大值的索引IV根據(jù)最大值的索引％估算光纖鏈路色散值。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對IQ不平衡補償后的數(shù)據(jù)做快速傅立葉變 換得到兩個偏振方向的頻域數(shù)據(jù)指： 對IQ不平衡補償后的兩個偏振數(shù)據(jù)，分別進行快速傅立葉變換后，得到兩個偏振的頻 域數(shù)據(jù)X[k]和Y[k]，k= 0,。. . .，Nfft-1，k為頻率索弓丨，Nm為傅立葉變化點數(shù)； 按照如下公式取兩個偏振方向非正交的信號的頻譜，得到兩個偏振方向的頻域數(shù)據(jù)：Xj[k]=X[k]cos0j+y[k]sin0i~l,2, 其中，
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對IQ不平衡補償后的數(shù)據(jù)做快速傅立葉變 換得到兩個偏振方向的頻域數(shù)據(jù)指，使用頻域速卷積變換或者FFT變換得到兩個偏振方向 的頻域數(shù)據(jù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述頻域數(shù)據(jù)的自相關(guān)序列間隔為波特率，其中，按照如下公式，對兩個偏振方向的頻 域數(shù)據(jù)中頻譜Xjk]求自相關(guān)序列Cjk]，對頻譜X2[k]求自相關(guān)序列C2[k]:
上式中，K為不大于Nfft-l-kbaud的整數(shù)，kbaud為波特率大小對應(yīng)頻率索引間隔。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，按照如下公式，將所述自相關(guān)序列的值分別 進行快速逆傅立葉變換：
其中Nifft為傅立葉變化點數(shù)。
6. 如權(quán)利要求1至5任一項所述的方法，其特征在于，按照如下公式對所述快速逆傅立 葉變換結(jié)果求模平方，并將兩個偏振方向結(jié)果相加，得^ 5m ^ P[n] |P! [n] 12+1P2 [n] |2,n=-Nifft，…，N"ft-1。
7. 如權(quán)利要求1至5任一項所述的方法，其特征在于， 求P[n]的最大值的索引％后，該方法還包括，采用插值公式對％進行修正。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，按照如下拋物線插值公式對所述％進行修 正：
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，根據(jù)最大值的索引％估算光纖鏈路色散值 指，按照如下公式計算光纖鏈路色散值：
其中，c為真空中光速，A為光載波在真空中的波長，fbaud為波特率。
10. -種光相干通信中色散估計裝置，包括色散補償單元和色散估計單元，其特征在 于，所述色散估計單元劃分為： 第一模塊，對IQ不平衡補償后經(jīng)過快速傅立葉變換得到的兩個偏振方向的頻域數(shù)據(jù) 求自相關(guān)序列； 第二模塊，將所述自相關(guān)序列的值分別進行快速逆傅立葉變換，對快速逆傅立葉變換 結(jié)果求模平方，并將兩個偏振方向結(jié)果相加，得P[n]; 第三模塊，確定多組數(shù)據(jù)的PW平均值求p[n]的最大值的索引rv根據(jù)最大值的 索引％估算光纖鏈路色散值。
11. 如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第一模塊按照如下公式，對兩個偏振 方向的頻域數(shù)據(jù)中頻譜& _求自相關(guān)序列A 對頻譜%求自相關(guān)序列C2 [k]，其中，頻 域數(shù)據(jù)的自相關(guān)序列間隔為波特率：
上式中，K為不大于Nfft-l-kbaud的整數(shù)，kbaud為波特率大小對應(yīng)頻率索引間隔。
12. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述第二模塊按照如下公式，將所述自相 關(guān)序列的值分別進行快速逆傅立葉變換： 5
， , 其中Nifft為傅立葉變化點數(shù)。
13. 如權(quán)利要求10至12任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二模塊按照如下公式 對所述快速逆傅立葉變換結(jié)果求模平方，并將兩個偏振方向結(jié)果相加，得P[n]: P[n] = | 卩丨[n] | 2+1P2 [n] 12n=-Nifft，…，Nfft-1。
14. 如權(quán)利要求10至12任一項所述的裝置，其特征在于，所述色散估計單元還包括： 修正模塊，在求出丹n]的最大值的索引％后，采用插值公式對％進行修正。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述修正模塊按照如下拋物線插值公式 對所述％進行修正：
〇
16. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述第三模塊根據(jù)最大值的索引％估算 光纖鏈路色散值指，按照如下公式計算光纖鏈路色散值：
其中，c為真空中光速，A為光載波在真空中的波長，fbaud為波特率。
17. 如權(quán)利要求10至12任一項所述的裝置，其特征在于， 所述色散補償單元，對IQ不平衡補償后的數(shù)據(jù)使用頻域速卷積變換得到兩個偏振方 向的頻域數(shù)據(jù)。
18. 如權(quán)利要求10至12任一項所述的裝置，其特征在于，所述色散估計單元還包括： 傅立葉變換模塊，對IQ不平衡補償后的數(shù)據(jù)分別使用快速傅立葉變換（FFT)變換得到 兩個偏振方向的頻域數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光相干通信中色散估計方法及裝置，屬于光通信領(lǐng)域。本發(fā)明公開的方法包括：對IQ不平衡補償后的數(shù)據(jù)做快速傅立葉變換得到兩個偏振方向的頻域數(shù)據(jù)；對所述頻域數(shù)據(jù)求自相關(guān)序列，將所述自相關(guān)序列的值分別進行快速逆傅立葉變換，對快速逆傅立葉變換結(jié)果求模平方，并將兩個偏振方向結(jié)果相加，得確定多組數(shù)據(jù)的平均值求的最大值的索引n0，根據(jù)最大值的索引n0估算光纖鏈路色散值。本發(fā)明還公開了一種光相干通信中色散估計裝置。本申請技術(shù)方案能夠非常精確地估算色散值，且估計快速。
【IPC分類】H04B10-2513, H04B10-2525
【公開號】CN104579476
【申請?zhí)枴緾N201310498534
【發(fā)明人】姚揚中, 李強, 李運鵬, 顧國華, 任薇
【申請人】中興通訊股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月22日
【公告號】WO2014183699A1