基于色散过补偿的频域均衡方法技术

本发明专利技术公开了一种基于色散过补偿的频域均衡方法，包括如下步骤：步骤一：通过信号发射装置对高速信号进行光调制，得到调制后光信号；步骤二：调制后光信号通过光纤传输至色散补偿器件，并进行色散补偿和均衡处理，色散补偿器件的补偿量是光纤色散量和过补偿量的累加，得到补偿及均衡后光信号；步骤三：补偿及均衡后光信号通过信号接收装置接收。本发明专利技术利用一个光器件实现色散补偿和频率均衡的全光信号处理，避免了高速电色散补偿模块和电频率均衡算法的使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤通信领域，尤其涉及一种基于单个色散补偿器件的高速信号长距离传输和频域均衡方法。
技术介绍
随着互联网的普及和发展，通信数据流量逐年上涨，核心网和接入网间的连接速率急需向100Gb/s升级，带宽瓶颈转移至城域网。点到点系统容量的增加通常可以通过两种途径实现，即增加波长数量和提升单波长速率；其中，单波长速率提升就是能够支持更高的传输速率，这就要求发射和接收器件要支持较高的调制和接收速率。单波长速率提升涉及两方面技术：(1)高带宽的光电调制、光电探测器件；(2)高频谱利用率的调制格式。常见的利用窄带宽器件实现高速信号调制的方式有以下几种：(一)采用高阶调制格式，它是通过利用高阶调制码型提高单个符号所携带的比特数量，以提高带宽利用率，降低对调制接收器件的带宽要求；2016年，在武汉邮电技术有限公司在光纤通信会议(Optical Fiber Communication Conference)上发表了题为“Transmission of 4×28-Gb/s PAM-4over 160-km single mode fiber using 10G-Class DML and photodiode”(基于10GHz直调激光器和光电检测器的4×25Gb/s PAM-4信号的160公里传输)的文章，文中作者演示了利用10GHz器件实现四电平幅度调制(4-PAM)格式的单波长28Gb/s信号的调制和解调。该文献提供的方案中调制器件为商用10GHz的直调激光器(DML)；由于器件带宽受限，需要在信号接收端利用离线数字信号处理(DSP)技术对信号进行均衡处理和在光纤传输中累积的色散进行补偿，而且对4-PAM信号的解调也需要通过离线DSP处理，总体技术复杂，成本较高。由于暂时没有的实时的高速DSP芯片，无法实际商用。(二)除PAM-4外，双二进制、离散多音(DMT)调制也是常用的高阶调制方式，由于高阶调制码的带宽相比二进制码低，所以这些调制方式在窄带宽器件调制下抗色散能力更强；2015年，K.Zhong等在Optical Express(《光学快讯杂志》)上发表了一篇题为“Experimental study of PAM-4,CAP-16,and DMT for 100Gb/s short reach optical transmission systems”(基于PAM-4,CAP-16,and DMT的100Gb/s短距离光传输系统实验研究)的论文，文中比较了三种高阶调制格式在100Gb/s短距离传输系统中优劣和复杂度。该实验采用了3dB带宽20GHz的EML，接收机带宽30GHz,且接收信号都采用离线电域数字信号处理，总体成本过高。2015年，D.Van Veen等在IEEE Journal of Lightwave Technology(《光波技术杂志》)上发表了另一篇题为“Demonstration of 40-Gb/s TDM-PON Over 42-km With 31dB Optical Power Budget Using an APD-Based Receiver”(基于APD接收机的31-dB功率预算和42km光纤传输的40Gb/s时分复用无源光网络系统演示)的论文，文中提出利用窄带调制器实现高速Duobinary调制，发射端通过低通滤波器将OOK转换为duobinary码型，而该方案的接收端仍需要宽带接收机；该实验演示了40-Gb/s信号在C波段的26km差分距离的光纤传输，虽然采用了啁啾系数较小的外调制方式，仍然需要使用FBG进行色散预补偿，而且对不同的传输距离需要补偿不同的色散量。(三)采用频率均衡技术提高调制带宽，该调制方式是提高器件的调制带宽或提高器件的调制速率；F.Karinou等在Journal of Lightwave Technology(《光波技术杂志》)上发表了一篇题为“Toward cost-efficient 100G metro networks using IM/DD,10GHz components,and MLSE receiver”(基于10GHz)的文章，文中提出利用信号预失真来补偿因发射机的窄带宽导致的信号劣化和接收机中电的MLSE(最大似然序列估计)来补偿光纤色散和接收机的窄带宽导致的信号码间干扰，从而实现了基于10GHz带宽TSOA的28Gbs OOK调制。该方案虽然降低了对发射机和接收机的带宽要求，但需要对信号进行复杂的DSP处理；并且最大能支持的传输距离也只能达到80km。S.H.Bae等在在光纤通信会议(Optical Fiber Communication Conference)上发表了题为“Transmission of 51.56-Gb/s OOK signal over 15km of SSMF using directly-modulated 1.55-μm DFB laser”的文章，文中作者演示了利用25.6GHz的直调激光器调制51.56-Gb/s的OOK信号传输了15km。由于直调激光器啁啾较大，作者通过优化OOK信号的的消光比来改善啁啾，同时在接受端采用双二进制滤波器(Duobinary filter)和前向均衡器(FFE)做离线DSP处理，来补偿光纤色散和受限的系统带宽。该文章提供的方案需要做离线数字信号处理，目前无法做到实时应用，并且传输距离有限无法用于长距离的点到点传输。考虑到成本和性能等因素，在通过提升单波长速率来提升光纤通信系统容量时，不同类型的光网络通常采用不同的方案进行信号传输，而对于高速光信号而言，在光纤中传输受光纤色散的影响会发生脉冲展宽，导致信号劣化，因此，对于短距离互联和接入网等对成本较为敏感的系统，如何利用低成本的器件和简单的调制解调技术实现高速信号调制以及对高速信号进行色散管理，使之能支持长距离的光纤传输已成为急需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是在采用提升单波长速率来提升光纤通信系统容量时，如何利用低成本的器件和简单的调制解调技术实现高速信号调制以及长距离传输的问题，为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于色散过补偿的频域均衡方法，包括如下步骤：步骤一：通过信号发射装置对高速信号进行光调制，得到调制后光信号；步骤二：调制后光信号通过光纤传输至色散补偿器件，并进行色散补偿和均衡处理，色散补偿器件的补偿量是光纤色散量和过补偿量的累加，得到补偿及均衡后光信号；步骤三：补偿及均衡后光信号通过信号接收装置接收。进一步地，信号发射装置为直接调制激光器。进一步地，在步骤一中，直接调制激光器的带宽为为10GHz,直接调制激光器上加载的高速信号为二进制信号，速率为25Gb/s，通过电流调制实现信号的调制。进一步地，光纤为单模光纤，光纤在C波段的色散系数为17ps/nm/km，光纤的长度为160km。进一步地，色散补偿器件为能够对所传输信号波段进行色散补偿的色散补偿器件。进一步地，色散补偿器件为固定色散值的色散补偿器件。进一步地，信号接收装置为光电探测器，其带宽为10GHz。进一步地，信号发射装置和信号接收装置为窄带器件和宽带器件的任意组合。本专利技术具有如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于色散过补偿的频域均衡方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：通过信号发射装置对高速信号进行光调制，得到调制后光信号；步骤二：调制后光信号通过光纤传输至色散补偿器件，并进行色散补偿和均衡处理，色散补偿器件的补偿量是光纤色散量和过补偿量的累加，得到补偿及均衡后光信号；步骤三：补偿及均衡后光信号通过信号接收装置接收。

【技术特征摘要】
1.一种基于色散过补偿的频域均衡方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：通过信号发射装置对高速信号进行光调制，得到调制后光信号；步骤二：调制后光信号通过光纤传输至色散补偿器件，并进行色散补偿和均衡处理，色散补偿器件的补偿量是光纤色散量和过补偿量的累加，得到补偿及均衡后光信号；步骤三：补偿及均衡后光信号通过信号接收装置接收。2.如权利要求1所述的一种基于色散过补偿的频域均衡方法，其特征在于，所述信号发射装置为直接调制激光器。3.如权利要求3所述的一种基于色散过补偿的频域均衡方法，其特征在于，在步骤一中，所述直接调制激光器的带宽为为10GHz,所述直接调制激光器上加载的高速信号为二进制信号，速率为25Gb/s，通过电流调制实现信号的调制。4.如权利要求1所述的一种基于色散过补偿的频域均衡方法，其特征在于，所述光纤为单模光纤，所述光纤在C波段的色散系数为17ps/nm/...

【专利技术属性】
技术研发人员：义理林，薛雷，计红林，胡卫生，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31