[發明專利]光相干通信中色散估計方法及裝置

有效

• 申請號: 201310498534.7
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN104579476B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 姚揚中;李強;李運鵬;顧國華;任薇
• 申請（專利權）人: 南京中興軟件有限責任公司
• 主分類號: H04B10/2513
• 分類號: H04B10/2513;H04B10/2525
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 田紅娟;龍洪

本發明涉及一種光相干通信中色散估計方法及裝置，屬于光通信領域。本發明公開的方法包括：對IQ不平衡補償后的數據做快速傅立葉變換得到兩個偏振方向的頻域數據；對所述頻域數據求自相關序列，將所述自相關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果求模平方，并將兩個偏振方向結果相加，得確定多組數據的平均值求的最大值的索引n₀，根據最大值的索引n₀估算光纖鏈路色散值。本發明還公開了一種光相干通信中色散估計裝置。本申請技術方案能夠非常精確地估算色散值，且估計快速。

技術領域

本發明涉及光通信領域，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

隨著互聯網流量的增加，在干線系統的光通信系統中需要更大的容量。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的波形失真而導致信息質量的退化變得很嚴重。

和非相干技術相比，數字相干接收技術有如下優點：大約3dB的光信噪比(OSNR)增益；可以方便地采用電均衡技術來應對信道變化，降低成本等；可以采用更高效的調制技術以及偏振復用來提高傳輸容量。因此數字相干技術被認為是高速光通信系統的關鍵技術。

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，可以發揮數字信號處理技術的功能和性能上的優勢。采用電均衡技術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。

圖1(a)為典型的數字相干接收機框圖。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換為基帶電信號。光電轉換后的電信號為每個偏振態有兩路信號，但這4路信號與原始的4路信號并不對應，因為經過傳輸信道后，兩個偏振態之間有串擾、偏振態也有旋轉，所以接收端此處的兩個偏振態、每個偏振態有兩路正交信號與發射信號沒有對應關系。光電轉換后的電信號通過ADC轉換為數字信號。可以通用數字信號處理技術對ADC轉換為數字信號進行處理。

數字信號處理部分，如圖1(b)所示，包括IQ Skew補償，IQ不平衡補償，色散(CD)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調整4路信號的延遲，解決光電轉換前端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補償光鏈路色散。時鐘恢復調整采樣相位，為后面的偏振解復用模塊提供穩定采樣相位的數據。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，補償靜態色散，這里的均衡器通常不能使用標準的自適應算法進行更新系數，如補償40000ps/nm色度色散，則濾波器抽頭數要達到大幾百甚至上千，通常利用快速傅立葉變換技術進行頻域快速卷積。由色散估計模塊為色散補償模塊提供要補償的色散值。

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，FIR蝶形濾波器采用自適應算法對系數進行更新，以跟蹤補償隨時間動態變化的偏振模色散。FIR蝶形均衡器又稱為偏振解復用。FIR蝶形自適應均衡器，有均衡、匹配濾波和采樣位置調整的作用。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蝶形自適應均衡器調整范圍，會引起FIR蝶形自適應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。

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整，或者通過VCO調整ADC采樣頻率，以保證提供穩定的符號采樣相位。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。