一种基于并行多延迟的载波辅助差分检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于并行多延迟的载波辅助差分检测方法及装置，属于短距离光通信领域，该方法包括：首先在发射端生成具有保护带的复数值双边带信号，其中保护带的宽度根据接收机传输函数在零频率附近的陡峭程度来确定；然后在接收端使用两种基于并行多延迟的载波辅助差分检测接收机接收复数值双边带信号；最后将两种接收机得到的复数信号R1(t)和R2(t)分别进行SSBI处理、逆传输函数处理、下变频、匹配滤波器处理、同步处理、均衡处理以及符号判决处理，得到二进制比特序列，完成基于并行多延迟的载波辅助差分检测。本发明专利技术能够有效抑制接收机直接检测产生的SSBI，从而使得系统所需的载波与信号功率比明显降低，OSNR灵敏度显著提高。提高。提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于并行多延迟的载波辅助差分检测方法及装置


[0001]本专利技术属于短距离光通信领域，尤其涉及一种基于并行多延迟的载波辅助差分检测方法及装置。

技术介绍

[0002]随着云计算、移动互联和虚拟现实的发展，对于成本敏感的数据中心互连和城域网来说，如何实现高速传输越来越受到关注和重视。相干检测能够对信号的强度和相位信息进行恢复(即光场恢复)，所以可以实现同向/正交(in
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phase/quadrature，IQ)调制，从而提高系统的频谱效率(spectral efficiency,SE)。此外，利用信号场信息，信号传输过程中的各种类型的损伤，例如色散(chromatic dispersion，CD)和偏振模色散都可以通过数字信号处理(digital signal processing，DSP)得到缓解。不过相干检测需要在接收端使用复杂且昂贵的本振激光器，所以在对成本敏感的短距离传输中，人们通常优先考虑采用直接检测。然而，由于传统的强度调制直接检测(intensity modulation and direct detection,IM
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DD)缺乏光场恢复，大大限制了该方案的传输距离和SE。因此，能够实现信号光场恢复的直接检测方案得到了广泛的关注和研究。
[0003]到目前为止，研究人员已经提出了多种能够实现光场恢复的直接检测方案。例如偏置单边带(single
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sideband,SSB)方案，通过在载波与信号频谱之间预留与信号带宽等宽的保护带来容纳信号与信号之间的拍频串扰(signal
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signal beating interference,SSBI)，从而实现信号的光场恢复，但是保护带会导致此方案具有较低的SE。为了解决此问题，一种无保护带的通过迭代方式抑制SSBI的自相干方案被提出，但是该方案由于迭代消除算法的存在具有较高的复杂度。近年来，新提出的Kramers
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Kronig(KK)接收机可以在不使用迭代的情况下有效缓解SSBI，通过借助于KK关系，能在最小相位情况下重建发送信号的相位。上述方案都仅仅适用于SSB调制格式，使SE浪费了一半。因此，人们迫切希望能够通过直接检测实现双边带(double
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sideband,DSB)信号的场恢复。尽管双生SSB(twin
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SSB)调制方案可以用来检测DSB信号，不过在接收机中边缘陡峭的光学滤波器的使用扼杀了它的实际应用。最近，载波辅助差分检测(carrier
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assisted differential detection,CADD)方案被提出，该方案可以通过直接检测实现DSB信号的场恢复，实现了与单偏振相干检测系统相近的SE。不过由于CADD接收机的传输函数会导致SSBI在零频率附近产生急剧增强，所以必须插入一个保护带用来抑制这一效应。保护带的大小决定了CADD系统的SE，为了减小所需的保护带，并行双延迟非对称CADD(parallel double delay
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based asymmetric
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CADD,PDD A
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CADD)接收机被提出。方案通过优化接收机的传输函数使其在零频率附近具有更加陡峭的斜率从而减小了所需的保护带，实现了在不使用边缘陡峭的光学滤波器的情况下单偏DSB信号直接检测可以达到的最高SE。但是，PDD A
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CADD接收机直接检测时会产生严重的SSBI，虽然使用SSBI迭代算法可有效缓解SSBI，但是需要较高的载波信号功率比(carrier
‑
to
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signal power ratio,CSPR)以保证SSBI迭代缓解的有效性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于并行多延迟的载波辅助差分检测方法及装置，能够有效抑制接收机直接检测产生的SSBI，从而使系统所需的CSPR被明显降低，光信噪比(optical signal
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to
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noise ratio,OSNR)灵敏度得到显著提高。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于并行多延迟的载波辅助差分检测方法，包括以下步骤：
[0006]S1、在发射端，生成具有保护带的复数值双边带信号，其中，所述保护带为复数值双边带信号的上边带和下边带之间的间隙，其大小依据接收机传输函数在零频率附近的陡峭程度来确定；
[0007]S2、在接收端，利用基于并行多延迟的载波辅助差分检测接收机接收复数值双边带信号，得到复数信号R1(t)和R2(t)；
[0008]S3、将复数信号R1(t)和R2(t)分别进行SSBI处理、逆传输函数处理、下变频、匹配滤波器处理、同步处理、均衡处理以及符号判决处理，得到最终的二进制比特序列，完成基于并行多延迟的载波辅助差分检测。
[0009]本专利技术的有益效果是：本专利技术所述方法通过在载波辅助差分检测接收机中添加并行多延迟模块，以优化载波辅助差分检测接收机的传输函数和总延迟的频域响应；新的基于并行多延迟的载波辅助差分检测接收机可显著抑制接收机产生的SSBI，从而使系统所需的CSPR被明显降低，且OSNR灵敏度也显著得到提升。另外，由于基于并行多延迟的载波辅助差分检测接收机的传输函数在零频率附近具有陡峭的斜率，所以可有效减小所需的保护带的宽度，从而提高系统的SE。
[0010]进一步地，所述基于并行多延迟的非对称载波辅助差分检测接收机包括第一耦合器、分别与所述第一耦合器连接的第二耦合器和第一90度混频器、与所述第二耦合器连接的第一并行多延迟模块、与所述第一并行多延迟模块连接的第三耦合器、与所述第三耦合器连接的第四耦合器、与所述第四耦合器连接的第一光电二极管、分别与所述第一90度混频器连接的第一平衡光电二极管以及第二平衡光电二极管以及分别与所述第一光电二极管、第一平衡光电二极管和第二平衡光电二极管连接的复数信号R1(t)构建模块；所述第一90度混频器与所述第四耦合器连接；
[0011]所述第一耦合器，用于将并行多延迟非对称载波辅助差分检测接收机接收到的复数值双边带信号分成均匀的上下两支路信号；
[0012]所述第二耦合器，用于将上支路的复数值双边带信号分成均匀的多支路信号；
[0013]所述第一并行多延迟模块，用于对经第二耦合器分离的多路复数值双边带信号进行延迟处理；
[0014]所述第三耦合器，用于合并经并行多延迟模块延迟处理的多路复数值双边带信号；
[0015]所述第四耦合器，用于将经第三耦合器得到的复数值双边带信号分成均匀的上下两支路信号；
[0016]所述第一90度混频器，用于将经第一耦合器的下支路的复数值双边带信号和第四耦合器的下支路的复数值双边带信号进行相位分集处理；
[0017]所述第一光电二极管，用于对第四耦合器的上支路复数值双边带本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于并行多延迟的载波辅助差分检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在发射端，生成具有保护带的复数值双边带信号，其中，所述保护带为复数值双边带信号的上边带和下边带之间的间隙，保护带的大小根据接收机传输函数在零频率周围的陡峭程度来确定；S2、在接收端，分别利用基于并行多延迟的非对称载波辅助差分检测接收机和对称载波辅助差分检测接收机接收复数值双边带信号，得到复数信号R1(t)和R2(t)；S3、将复数信号R1(t)和R2(t)分别进行SSBI处理、逆传输函数处理、下变频、匹配滤波器处理、同步处理、均衡处理以及符号判决处理，得到最终的二进制比特序列，完成基于并行多延迟的载波辅助差分检测。2.根据权利要求1所述的基于并行多延迟的载波辅助差分检测方法，其特征在于，所述基于并行多延迟的非对称载波辅助差分检测接收机包括第一耦合器、分别与所述第一耦合器连接的第二耦合器和第一90度混频器、与所述第二耦合器连接的第一并行多延迟模块、与所述第一并行多延迟模块连接的第三耦合器、与所述第三耦合器连接的第四耦合器、与所述第四耦合器连接的第一光电二极管、分别与所述第一90度混频器连接的第一平衡光电二极管以及第二平衡光电二极管以及分别与所述第一光电二极管、第一平衡光电二极管和第二平衡光电二极管连接的复数信号R1(t)构建模块；所述第一90度混频器与所述第四耦合器连接；所述第一耦合器，用于将基于并行多延迟的非对称载波辅助差分检测接收机接收到的复数值双边带信号分成均匀的上下两支路信号；所述第二耦合器，用于将上支路的复数值双边带信号分成均匀的多支路信号；所述第一并行多延迟模块，用于对经第二耦合器分离的多路复数值双边带信号进行延迟处理；所述第三耦合器，用于合并经并行多延迟模块延迟处理的多路复数值双边带信号；所述第四耦合器，用于将经第三耦合器得到的复数值双边带信号分成均匀的上下两支路信号；所述第一90度混频器，用于将经第一耦合器的下支路的复数值双边带信号和第四耦合器的下支路的复数值双边带信号进行相位分集处理；所述第一光电二极管，用于对第四耦合器的上支路复数值双边带信号进行光电转换，得到第一光电流Y0；所述第一平衡光电二极管，用于将经第一90度混频器进行相位分集处理后的复数值双边带信号进行光电转换，保证输出第二光电流Y1为最大值；所述第二平衡光电二极管，用于将经第一90度混频器进行相位分集处理后的复数值双边带信号进行光电转换，保证输出第三光电流Y2为最大值；所述复数信号R1(t)构建模块，用于根据第一光电流Y0、第二光电流Y1和第三光电流Y2，构建复数信号R1(t)。3.根据权利要求2所述的基于并行多延迟的载波辅助差分检测方法，其特征在于，所述第一光电流Y0的表达式如下：
(t)。6.根据权利要求5所述的基于并行多延迟的载波辅助差分检测方法，其特征在于，所述第四光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：白成林，秦鹏，曹领国，孙祖楷，葛佩云，许恒迎，杨立山，孙伟斌，李保堃，赵如清，杨帆，迟新宇，范亚萱，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：