[发明专利]一种基于斯托克斯分析的非正交偏振复用信号传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及短距离传输的接入网领域，尤其是一种基于斯托克斯分析的非正交偏振复用信号传输方法。

背景技术

自古以来，通信技术的发展从未间断过，从烽火传信到无线电波，从短距离传输到跨洋通信。然而在信息爆炸性增长的今天，人们更加关注信息传送的速率、距离、经济性以及有效性，因此光纤作为传输媒介的提出，掀起了通信技术的一场革命。而光纤通信在随后的几十年间也得到了迅猛发展，并且逐渐成为了现代通信的基石。

自此之后，光纤通信又迎来了两次重大的发展，每一次都是里程碑式的飞跃。一是1986年南安普顿大学发明的掺铒光纤放大器(EDFA)。它的问世使光纤通信彻底摆脱光电光转换所引起的传输速率限制，可以直接在光域对信号进行放大处理，并且可以同时放大C波段内的多个波长信号；另一次是波分复用技术的发展，厉鼎毅先生这个创造性的想法最终使光纤通信的传输容量进入了爆炸性的增长，并且以极快的速度对当今骨干网线路进行了更新换代。

然而，经历了对超长传输距离技术的追逐后，有很多研究机构开始将注意力转移到了短距离传输的接入网中。与长距离传输技术相同，短距离传输网仍然追求通信系统性能(常用比特率-距离积BL来衡量)的提高。最近研究显示，BL积的增长速率大约是每4年增加10倍。但是随之而来的新问题也不断产生，特别是发射机和接收机成本随着传输距离和传输容量的增加会呈指数增长。

一般来讲，光信号区别于电信号最大的特点之一就是光具有偏振态的不同。因此对于单波长信道，为了增加传输容量，普遍会采用传统正交偏振复用(PDM)的传输格式，即在相互正交的偏振态上传输不同的信号。这种复用形式的最大优势之一是拥有较为简单的复用技术和偏振解复用方法。另一方面，在短距离传输中，考虑到成本问题，普遍使用更为简单的强度调制(OOK)格式。因此，PDM-OOK信号逐渐成为短距离传输网的标准。

到目前为止，偏振复用技术为传输容量和频谱效率的提高做出了较大的贡献。然而，光的偏振态资源是无限的，理论上信息是可以加载到多个偏振态上，以实现更大容量或频谱效率的光传输方法。因此，在传统PDM系统中，由于其两个偏振态必须遵循严格的正交性，从而浪费掉了其他偏振态资源。

现阶段，已有多个研究小组注意到这个问题，并且加以研究。1986年法国研究者CI.Herard和A.Lacourt首先提出了非正交偏振态复用技术(NPDM)，并且实现了3个偏振态的传输。但是由于解调的复杂性和串扰管理的难度等问题，使得传输距离较短，因此此技术并没有得到广泛的研究。直到2013年，西南交通大学闫连山教授带领小组在国际上首次提出单波长4偏振态同时传输的理论模型，并仿真验证了其可行性，且实现了22km的信号传输；接着，2014年丹麦技术大学的JoséEstarán等人也实验验证了四个偏振态传输，并且成功传输了2km的距离。至此，非正交偏振态复用技术又重新回到了人们的视野中，并逐渐成为新的热点。但是，目前所有方法仅仅研究了偏振角为45°和60°的复用方法，且在实验室条件下最大传输距离仅为2km。因此，为了进一步地提高传输容量和频谱利用率，更小角度、更远传输距离的非正交偏振复用技术的研究具有重大意义与应用价值。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是提供一种基于斯托克斯分析的非正交偏振复用信号传输方法，该方法在不增加发射机、接收机和算法的复杂度的情况下，实现了某个特定小角度的非正交偏振复用传输技术。本方法利用斯托克斯分析仪将信号分成四路，通过在斯托克斯空间上的偏振态追踪，实现了非正交偏振复用系统的搭建，并完成了光纤传输的验证。

本发明的目的是基于如下分析和方法提出和实现的：