一种基于权重判决反馈的多维复用信号恢复方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于权重判决反馈的多维复用信号恢复方法及系统，该方法对2N路强度信号进行取均方根操作得到2N路幅度信号，并对2N路幅度信号进行自适应变换，随后通过基于导频辅助的Gerchberg

A multi-dimensional multiplex signal recovery method and system based on weight decision feedback

【技术实现步骤摘要】
一种基于权重判决反馈的多维复用信号恢复方法及系统


[0001]本专利技术涉及光纤通信
，更具体地，涉及一种基于权重判决反馈的多维复用信号恢复方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来伴随着物联网、云计算等新型应用的发展，网络流量呈指数型增长。这些新的应用带来带宽及计算资源的需求，不断催生大量大型数据中心的建设和升级。
[0003]对于400Gbit/s短距光互联，强度调制直接检测(IM
‑
DD)传输因其结构简单、成本低、功耗小而得到广泛应用。但是考虑功耗、成本约束，基于IM
‑
DD 构架的粗波分复用互联系统存在着系统灵敏度低及光信噪比瓶颈，很难实现互联距离覆盖0
‑
40千米的中短距高速大容量光互连。另外一方面，相干光通信系统可以完美地结合先进的调制技术以及偏振复用技术，将单波长的互联速率提高到 800Gbit/s或者1.6Tbit/s，但是现有数字相干光通信技术是针对长距(>80千米) 场景设计，对于器件成本、功耗、封装要求不高，优先考虑高性能损伤补偿及超长跨距传输，无法满足中短距数据中心光互联应用场景。
[0004]为了满足互连速率和容量需求，数据中心光互联系统必须采用多维复用信号，譬如二维的正交幅度调制信号、四维的双偏振正交幅度调制信号。相干探测的本质目的是为了得到多维复用信号的幅度以及相位信息，但是传统相干接收架构复杂，成本、功耗均较高。与此对比，直接探测结构简单，无需使用本振激光器，能够极大地降低功耗、成本，但直接探测是一种平方律信号检测，接收端只保留了信号强度信息，而完全丢失了信号相位信息。在此技术背景下，在直接探测条件下，基于信号强度信息的相位重构技术的数据中心光互联成为了全球研究的热点。
[0005]目前，基于二维正交幅度调制信号强度信息的GS相位重构方案得到了比较广泛的关注，该方法通过两个光电探测器以及一个额外的色散元件得到两路信号强度信息，然后通过GS迭代算法重构信号的相位，最终恢复出正交幅度调制信号。但是该GS相位重构方案收敛速度慢，需要较多迭代次数，另外GS迭代算法容易陷入局部最优，恶化信号相位重构的性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种基于权重判决反馈的多维复用信号恢复方法，该方法有效解决了基于二维正交幅度调制信号强度信息的GS相位重构方案收敛速度慢、易陷入局部最优的缺陷。
[0007]为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种基于权重判决反馈的多维复用信号恢复方法，包括以下步骤：
[0009]S1：对2N路强度信号进行取均方根操作得到2N路幅度信号，并对幅度信号进行自适应变换；
[0010]S2：通过基于导频辅助的GS相位重构迭代算法对自适应变换后的幅度信号初步恢
复出2N维信号；
[0011]S3：对初步恢复的2N维信号进行软判决，并将权重判决信息反馈给发射端，继而恢复出2N维复用信号。
[0012]进一步地，所述步骤S1的具体过程是：
[0013]对2N路强度信号S
n
(t)、D
n
(t)(其中n＝1,2,
…
,N)进行取均方根操作得到 2N路幅度信号，即：
[0014][0015][0016]进一步地，对2N路幅度信号根据迭代次数进行自适应变换得其中，p为：
[0017][0018]iteration为当前迭代次数，R为最大功率因子，V为衰变因子，R和V需要根据不同的调制格式进行优化。
[0019]进一步地，所述步骤S2中，使用GS相位重构迭代算法初步恢复出2N维信号信息。GS相位重构迭代算法的原理为：根据强度与相位间的映射与逆映射关系，在光通信中可以理解为添加色散与补偿色散的操作，在此操作中经过数次的迭代，初步重构出信号的复值光场。
[0020]进一步地，所述步骤S3中，对初步恢复的2N维信号进行软判决的具体过程是：
[0021]将2N维度信号分为N路2维信号分别进行软判决，g
n
(t)为待判决n路2 维信号，分别计算其实部与虚部的置信度，为硬判决后的信号，为权重判决后的输出，为置信度，f(
·
)是置信度的权重函数，则：
[0022][0023][0024][0025][0026]g
n_WD
(t)为信号g
n
(t)的权重判决输出，即
[0027][0028]进一步地，将权重判决信息反馈给发射端，作为
’
伪导频
’
辅助GS相位重构算法快速、准确地收敛，最终恢复出多维复用信号信息。
[0029]一种基于权重判决反馈的多维复用信号恢复方法的系统包括五个部分：2N
‑ꢀ
维复用信号光发射机、光纤传输链路、多维复用信号恢复光接收机、多维复用信号恢复方法以及数字信号处理。
[0030]进一步地，所述的2N
‑
维复用信号光发射机产生2N维复用信号；光纤传输链路包括
一段标准单模光纤以及掺铒光纤放大器，信号在经过光纤传输后，采用掺铒光纤放大器补偿信号在传输过程中经历的损耗；多维复用信号恢复光接收机包括解复用器，2N个光电探测器，N个色散元件以及2N个模数转换器，解复用器将2N维复用信号解复用为N路2维的正交幅度调制信号，然后使用2N个光电探测器和N个色散元件得到2N路强度测量信号，接着使用2N个模数转换器将模拟信号转换成数字信号；多维复用信号恢复方法基于权重判决反馈恢复出多维复用信号的全场信息；数字信号处理包括色散补偿，频谱整形，信道均衡等常规流程，最终恢复出2N维复用信号。
[0031]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0032]本专利技术方法首先在接收端通过一个解复用器首先将2N维复用信号解复用成 N路2维正交幅度调制信号，之后使用2N个光电探测器和N个色散元件得到2N路强度测量信号，然后对2N路强度信号进行取均方根操作得到2N路幅度信号，并对幅度信号进行自适应变换，随后通过基于导频辅助的GS相位重构迭代算法初步恢复出2N维信号，接着对初步恢复的2N维信号进行软判决，并将权重判决信息反馈给发射端，作为
’
伪导频
’
辅助GS相位重构算法快速、准确地收敛，继而恢复出2N维复用信号。本专利技术方法有效解决了基于二维正交幅度调制信号强度信息的GS相位重构方案收敛速度慢、易陷入局部最优的缺陷。
附图说明
[0033]图1为本专利技术方法流程图；
[0034]图2为本专利技术系统结构框图。
具体实施方式
[0035]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0036]为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
[0037]对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0038]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于权重判决反馈的多维复用信号恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对2N路强度信号进行取均方根操作得到2N路幅度信号，并对幅度信号进行自适应变换；S2：通过基于导频辅助的GS相位重构迭代算法对自适应变换后的幅度信号初步恢复出2N维信号；S3：对初步恢复的2N维信号进行软判决，并将权重判决信息反馈给发射端，继而恢复出2N维复用信号。2.根据权利要求1所述的基于权重判决反馈的多维复用信号恢复方法，其特征在于，所述步骤S1的具体过程是：对2N路强度信号S
n
(t)、D
n
(t)(其中n＝1,2,
…
,N)进行取均方根操作得到2N路幅度信号，即：号，即：进一步地，对2N路幅度信号根据迭代次数进行自适应变换得其中，p为：iteration为当前迭代次数，R为最大功率因子，V为衰变因子，R和V需要根据不同的调制格式进行优化。3.根据权利要求2所述的基于权重判决反馈的多维复用信号恢复方法，其特征在于，所述步骤S2中，使用GS相位重构迭代算法初步恢复出2N维信号信息。GS相位重构迭代算法的原理为：根据强度与相位间的映射与逆映射关系，在光通信中可以理解为添加色散与补偿色散的操作，在此操作中经过数次的迭代，重构出信号的复值光场。4.根据权利要求3所述的基于权重判决反馈的多维复用信号恢复方法，其特征在于，所述步骤S3中，对初步恢复的2N维信号进行软判决的具体过程是：将2N维度信号分为N路2维信号分别进行软判决，g
n
(t)为待判决第n路2维信号，分别计算其实部与虚部的置信度，为硬判决后的信号，为权重判决后的输出，为置信度，f(
·
)是置信度的权重函数，则：则：则：则：g
...

【专利技术属性】
技术研发人员：向梦，周培坚，付松年，秦玉文，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：