[发明专利]基于正交参考符号的相干光接收方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别是涉及一种基于正交参考符号的相干光接收方法和装置。

背景技术

随着社会信息化进程的不断推进，现有的光传输系统无法满足日益增长的互连速率需求，迫切要求进一步提升系统传输容量。基于光波长频率分割复用的光传输系统，光纤损耗窗口所导致的可用带宽限制和光传输通道光器件级联所引起的窄带滤波效应，要求光传输的频谱效率最大化。若采用二进制调制格式，传输速率的提升势必导致基带带宽增大，传输通道上的色度色散、偏振模色散、光纤非线性效应、光器件级联窄带滤波效应、光电器件因制作工艺不完美而存在的缺陷以及相邻通道间串扰等，均会导致对光信号的影响加剧，频谱效率和光纤容量无法得到提升。这要求光传输系统充分利用光信号的可调制维度(功率强度、频率、相位、偏振态)来承载数据。充分利用光信号的可调制维度，在一个调制符号上承载多个比特信息，可有效提高频谱效率，降低符号发送的波特率，减小基带带宽及与之相关的色度色散和偏振模色散，减小对传输通道和光电器件带宽的要求。

然而，由于光接收机目前所采用的光电二极管仅对光功率强度敏感，其它维度上的调制信息无法由光电二极管直接转换为电信号。为了将包含相位调制信息的多维调制信息转换为功率强度信息，目前的实现方法一般为：采用光学滤波器件将所接收的多维度调制光信号的频率、偏振态等调制维度信息在多个导波空间上逐一分离，分离所得的各路光信号通过延时自相干，实现光相位调制信息到光功率强度的转换，或分别与具有相同频率和偏振态的本振光信号通过90°混频器混频，实现光相位调制信息到光功率强度的转换。由于该方法在光域对所接收的光信号在多个调制维度进行了多次分离处理，不可避免地会引入额外的信号损伤，导致所接收光信号质量进一步恶化。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于正交参考符号的相干光接收方法和装置，避免了在光域对所接收的光信号调制维度上的多次分离处理，减小了对输入光信号的额外损伤，提高了所接收光信号的质量，简化了传输链路设计，降低了系统成本。

本发明提供的基于正交参考符号的相干光接收方法，包括以下步骤：S1、产生一组强度相同、相互正交的正交参考符号；S2、将输入光信号等分后，分别与所产生的正交参考符号混频，利用光学相干特性，将输入光信号的调制特征映射到正交参考符号所构建的正交参考空间；S3、混频后产生的各路光信号经光电转换和模数转换处理，转换为时间离散、幅度量化的数字信号；S4、对转换的数字信号进行分析和处理，恢复和提取接收光信号中所承载的数据。

在上述技术方案中，步骤S1中产生的一组正交参考符号中任意两个不同的参考符号在导波空间、波长频率、偏振态、相位中至少一个维度上不满足相干条件或单位周期内的卷积为零。

在上述技术方案中，所述导波空间的正交性包括同一光纤或光纤束中的不同纤芯、同一自由空间或波导中不产生相干的光传播路径；波长频率的正交性包括光正交频分复用系统的各子载波和波分复用系统的各波长通道；偏振态的正交性包括两相互正交的偏振态；相位正交性包括相对同一参考频率相差90°相位的两个相位分量。

在上述技术方案中，步骤S1中产生的一组正交参考符号的调制维度涵盖输入光信号的调制维度。

基于上述相干光接收方法，本发明还提供一种基于正交参考符号的相干光接收装置，包括顺次相连的正交参考符号生成单元、光耦合混频单元、光电模数转换单元和数字信号处理单元，所述正交参考符号生成单元用于：产生一组N路强度相同、相互正交、维度涵盖输入光信号调制维度的正交参考符号，该组正交参考符号中任意两个不同的参考符号在频率、偏振态、相位等至少一个维度上不满足相干条件，或单位周期内的卷积为零；所述光耦合混频单元用于：将输入光信号等分后，分别与正交参考符号混频，产生N组混频光信号，通过光学相干将输入光信号的调制信息转换为混频光信号的强度信息，将输入光信号映射到正交参考符号所构成的正交坐标系中；所述光电模数转换单元用于：对各支路混频光信号进行光电转换和模数转换，先将混频光信号按照光功率强度比例转换为模拟电信号，再将模拟电信号离散量化为数字信号；所述数字信号处理单元用于：对转换的数字信号进行分析和处理，补偿传输损伤并恢复载波符号，提取所承载的数据信息。

在上述技术方案中，所述正交参考符号生成单元包括参考光源、光分波器、多路并行的调制器以及N个第一光输出端口，N为自然数，参考光源发出的光信号经光分波器等分为N路，各支路上光信号由一个或多个不同维度的调制器调制为强度相同、相互正交的参考光信号，分别经由N个第一光输出端口输出。