[發明專利]相干光通信領域中相位受控旋轉的調制系統及調制方法

有效

• 申請號: 201410394427.4
• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN104168069A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 曾韜;潘勇;楊奇;余少華
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61;H04B10/548;H04L27/227;H04L27/20
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

1.一種相干光通信領域中相位受控旋轉的調制系統，包括發送端和接收端，其特征在于：所述發送端根據預先確定的控制信號序列的數值對調制信號進行受控旋轉：控制信號取值為0或1，發送端將控制信號序列循環移位：當控制信號取值為0時，發送端不旋轉調制信號；當控制信號取值為1時，發送端將調制信號旋轉+π/2或者－π/2；對調制信號進行受控旋轉處理后，產生一個偽偏振復用四相移鍵控PM-QPSK信號；

所述接收端進行色散補償、時鐘恢復后，使用自適應濾波器處理數字信號，并使用恒模算法CMA對自適應濾波器的系數進行更新，接收端使用與發送端相同的控制信號序列，并與發送端受控數字序列同步循環移位，再根據控制信號序列的數值逆向旋轉自適應濾波器的輸出信號，去除在發送端受控旋轉的影響：當控制信號取值為0時，接收端不旋轉自適應濾波器的輸出信號；當控制信號取值為1時，若發送端將調制信號旋轉+π/2，則接收端將自適應濾波器的輸出信號旋轉－π/2；若發送端將調制信號旋轉－π/2，則接收端將自適應濾波器的輸出信號旋轉+π/2；后續的數字信號處理流程與普通相干光信號的處理流程相同。

2.如權利要求1所述的相干光通信領域中相位受控旋轉的調制系統，其特征在于：所述調制信號為二進制相移鍵控BPSK信號或者偏振開關四相移鍵控PS-QPSK信號。

3.如權利要求2所述的相干光通信領域中相位受控旋轉的調制系統，其特征在于：所述調制信號為二進制相移鍵控BPSK信號時，發送端定義長度為N的控制信號序列C(n)，1≤n≤N，n、N均為正整數，所述控制信號序列C(n)是一段長為N的偽隨機二進制序列PRBS碼流，控制信號取值為0或1；發送端將控制信號序列循環移位，每一碼元時刻循環移位一次，對每一碼元，根據對應時刻的C(1)的值決定是否旋轉BPSK信號：當C(1)＝0時，發送端不旋轉BPSK信號；C(1)＝1時，發送端將BPSK信號旋轉π/2；然后使用IQ調制器，調制光信號；

接收端使用與發送端相同的控制信號序列，將接收端與發送端的控制數字序列對齊，并與發送端受控數字序列同步循環移位，再根據控制信號序列的數值逆向旋轉自適應濾波器的輸出信號：當C(1)＝0時，接收端不旋轉自適應濾波器的輸出信號；C(1)＝1時，接收端將自適應濾波器的輸出信號旋轉-π/2；

對于偏振復用的BPSK信號，發送端分別定義兩個長度為N的控制信號序列：C_X(n)與C_Y(n)，1≤n≤N，n、N均為正整數，C_X(n)為X偏振的控制序列，C_Y(n)為Y偏振的控制序列，對兩個偏振信號分別進行受控旋轉；接收端使用CMA算法更新自適應濾波器系數，解出X偏振信號與Y偏振信號，再各自根據對應控制信號序列逆向旋轉；X偏振信號與Y偏振信號的處理是兩個獨立的過程，且處理方法相同，下面統一描述，統一用E_out(i)表示X偏振信號或Y偏振信號，統一用控制數字序列C(n)表示C_X(n)或C_Y(n)；

對于普通BPSK信號和偏振復用的BPSK信號，將接收端與發送端的控制數字序列對齊的同步流程如下：

步驟101、接收端進行色散補償、時鐘恢復后，將自適應濾波器的輸出做二階差分檢測，消去接收端、發送端頻差與相差的影響，并進行二次方處理，消去BPSK調制數據的影響，計算公式為：

Eoutdif2(i+2)={[Eout(i)][Eout(i+2)]/[Eout(i+1)]2}2,]]>

E_out(i)、E_out(i+1)、E_out(i+2)分別為自適應濾波器的輸出信號，序號依次為i、i+1、i+2，i為正整數，為經二階差分檢測再進行二次乘方的數字信號；

或者直接對角度進行二階差分運算，并對π求模：

θrdif2(i+2)=angle[Eout(i)]+angle[Eout(i+2)]-2angle[Eout(i+1)]MODπ.,]]>

angle為對復信號求角度的函數，為經二階差分檢測并求模的角度信號；

步驟102、將E_out(i)的數據分幀，每N個數據為一幀，任取一幀，經步驟101中兩種方式處理的數據分別為或

步驟103、對控制數字序列C(n)進行循環二階差分處理，并取模：

C^dif2(n+2)＝[C(n+2)+C(n)-2C(n+1)]MOD2,1≤n≤N-2,

C^dif2(2)＝[C(2)+C(N)-2C(1)]MOD2,

得到經循環二階差分計算的受控旋轉數字序列C^dif2(n),1≤n≤N；

步驟104、將C^dif2(n)循環移位，移位后與或做相關運算：

SUM(k)=Σ1Nθrdif2(n)Ckdif2(n),]]>

k為C^dif2(n)循環移位的位數，k為正整數，C^dif2(n)循環移位k位得到

找到SUM(k)絕對值的峰值，再根據該峰值所對應的k值將C(n)循環移位，產生C_k(n)；將C_k(n)與E_out(n)對齊，完成接收端與發送端受控數字序列的同步；后續的數字信號處理流程與普通BPSK信號處理流程相同。