[發(fā)明專利]一種基于信道編碼和非線性傅里葉變換的IM-DD光通信系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011360495.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN112491478B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周俊鶴;胡青松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/61
• 分類號(hào): H04B10/61;H04B10/25;H04L1/00
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

本發(fā)明涉及一種基于信道編碼和非線性傅里葉變換的IM?DD光通信系統(tǒng)，包括依次連接的信號(hào)生成模塊、信道編碼模塊、信號(hào)調(diào)制模塊、逆NFT模塊、信號(hào)傳輸與接收模塊、NFT模塊、信號(hào)解調(diào)模塊、信道解碼模塊和信號(hào)接收模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有性能穩(wěn)定、誤碼率低等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于信道編碼和非線性傅里葉變換的IM-DD光通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

信道編碼是增加信息的冗余度對(duì)抗信道中的噪聲干擾以降低信號(hào)誤碼率的技術(shù)手段。近幾年在信道編碼領(lǐng)域涌現(xiàn)出來的如LDPC、Polar編碼方式達(dá)到了香農(nóng)極限，成為在新的5G無線通信的信道編碼標(biāo)準(zhǔn)。但是關(guān)于這些信道編碼方式在光纖通信中的應(yīng)用討論方興未艾。

文獻(xiàn)《A Novel Modulation and Demodulation Algorithm of 16QAM-LDPC Codein Optical Channel》中公開了在光纖信道中利用LDPC進(jìn)行信道編碼的16QAM調(diào)制格式的編解碼方案，該文獻(xiàn)研究了在16QAM調(diào)制情況下使用LDPC帶來的性能提升；雖然文章使用卡方分布代替高斯分布來研究光纖信道中的噪聲影響，整體考慮了光線中存在的線性與非線性噪聲，并得到信道編碼對(duì)這一系列噪聲的糾正作用，但是并沒有具體考量光纖中存在的線性(如色散、偏振模色散、GVD)和非線性(如SPM)效應(yīng)的影響。

另一方面，隨著信息傳輸速率的提升、高階調(diào)制的引入，光纖通信中的非線性效應(yīng)愈發(fā)明顯，成為進(jìn)一步提高信息容量的阻礙。現(xiàn)在常用的非線性補(bǔ)償算法有DBP(DigitalBackward Propagation)和Volttera級(jí)數(shù)等。DBP基于分步傅里葉法，需要反復(fù)的在時(shí)域和頻域之間變換，且需要較高的空間分辨率；Volttera級(jí)數(shù)不需要在時(shí)域上進(jìn)行變換，但計(jì)算復(fù)雜度為O(N²)。與傳統(tǒng)的非線性補(bǔ)償算法不同，非線性傅里葉變換算法利用非線性Kerr效應(yīng)，均衡了GVD和SPM的效應(yīng)，使得Inverse NFT變換產(chǎn)生的波形能不失真的通過光纖，在幅度不變的情況下，接收波與發(fā)送波只在非線性頻域有線性相位差別，這一差別僅與傳輸距離相關(guān)，使得補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)十分簡(jiǎn)單。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中的IM-DD光通信系統(tǒng)在非線性噪聲的干擾下，信道編碼的效果將不可避免的變差，非線性噪聲干擾對(duì)通信系統(tǒng)的性能存在較為嚴(yán)重的影響，使得光通信系統(tǒng)的性能低下，信道誤碼率提高，通信質(zhì)量變差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種性能穩(wěn)定、誤碼率低的基于信道編碼和非線性傅里葉變換的IM-DD光通信系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于信道編碼和非線性傅里葉變換的IM-DD光通信系統(tǒng)，包括依次連接的信號(hào)生成模塊、信道編碼模塊、信號(hào)調(diào)制模塊、逆NFT模塊、信號(hào)傳輸與接收模塊、NFT模塊、信號(hào)解調(diào)模塊、信道解碼模塊和信號(hào)接收模塊；

信號(hào)生成模塊，用于生成/通信信號(hào)序列；

信道編碼模塊，用于對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行信道編碼；

信號(hào)調(diào)制模塊，用于對(duì)信道編碼后的通信信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；

逆NFT模塊，用于生成調(diào)制信號(hào)對(duì)應(yīng)的孤子波形；

信號(hào)傳輸與接收模塊，用于對(duì)孤子波形進(jìn)行傳輸并在信號(hào)接收端接收；

NFT模塊，用于求解孤子波形獲得經(jīng)過調(diào)制的通信信號(hào)；

信號(hào)解調(diào)模塊，用于對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；

信道解碼模塊，用于對(duì)解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行解碼；

信號(hào)接收模塊，用于接收/通信信號(hào)序列。

優(yōu)選地，所述的逆NFT模塊具體為：