[发明专利]基于双驱动马赫曾德尔调制器的6PolSK‑QPSK高阶信号调制系统及其调制方法

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体来说属于一种基于双驱动马赫曾德尔调制器的6PolSK-QPSK高阶信号调制系统及其调制方法。

背景技术

高速长途光通信中需要利用具有高频谱效率的高阶调制信号，使每个信号码元携带更多的比特信息，从而获得较高的信号传输容量。从实际应用角度出发，需要兼顾高频谱效率和高功率效率两个方面。普通的高阶调制格式，如64QAM等，虽然频谱效率较高，但是相邻码元之间欧式距离较小，为保证信号传输的误码率满足要求，需要提高信号的发送功率。然而，随着信号发送功率的提高，会使得光信号在光纤中传输时，受到较大的光纤非线性效应的影响，从而造成信号的质量下降，误码率提高。

6PolSK-QPSK作为一种新型的高阶信号调制技术，通过充分利用信号的偏振态，在保证相邻码元欧式距离不变的前提下，提高了信号的频谱效率。从而使得该调制格式在频谱效率和功率效率两方面均具有较高的优势。

首先阐述一下6PolSK-QPSK信号的产生原理。

光信号有两个正交的偏振态，分别为x偏振态和y偏振态，通过充分利用光信号的偏振态空间，可以有效提高光信号的频谱效率和功率效率。如图1所示，通过充分利用光信号偏振态空间里邦加球上的六个点(赤道4点及南北极2点)，可以在不减小信号欧式距离的前提下，有效提高信号的频谱效率。

与目前商用的PDM-QPSK调制格式相比，6PolSK-QPSK具有较高的频谱效率(6PolSK-QPSK为4.5bit/symbol，PDM-QPSK为4bit/symbol)，除此之外，由于充分利用了信号空间，6PolSK-QPSK的功率效率比PDM-QPSK要高0.5dB，即6PolSK-QPSK会有更好的接收灵敏度。因此，6PolSK-QPSK在频谱效率和功率效率两方面都具有优势。

参见附图2，在传统的6PolSK-QPSK调制方法中，利用两支IQ调制器完成信号的调制，使用任意波形发生器(AWG)产生预先编码的4路信号，分别送入两支IQ调制器，信号调制后送入光纤中进行传输，在接收端利用相干接收的方式完成信号的接收和解调。

这种调制方式中，利用两支IQ调制器完成信号调制，但是，由于IQ调制器的集成度较高，相当于在1支调制器上集成了2支马赫曾德尔调制器(MZM)，因此，调制器价格相对昂贵，使得发射机成本较高。

图3为双驱动马赫曾德尔调制器(DD-MZM)的结构示意图，对于DD-MZM，其上下两臂分别相当于一个相位调制器，两路独立的射频驱动信号分别对上下两臂的光信号进行相位调制，然后两路信号在输出端进行光场叠加发生相长干涉或相消干涉，产生需要的调制信号。

DD-MZM输出函数为：

由于其上下臂信号驱动电压可以独立设置，因此调制器的自由度更高，通过合理设置，可以使用DD-MZM来进行各种高阶调制。基于此，本发明提出利用DD-MZM进行6PolSK-QPSK信号调制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于双驱动马赫曾德尔调制器的6PolSK-QPSK高阶信号调制系统及其调制方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于双驱动马赫曾德尔调制器的6PolSK-QPSK高阶信号调制系统，包括波长1550nm的发送激光器、两支双驱动马赫曾德尔调制器(DD-MZM)、偏振分束器(PBS)、偏振耦合器(PBC)、一台可进行预编码的任意波形发生器(AWG)、四通道信号驱动放大器、以及一台可进行Matlab编程的电脑；其连接结构为：电脑连接任意波形发生器，任意波形发生器连接四通道信号驱动放大器的输入端，四通道信号驱动放大器的输出端连接到两支双驱动马赫曾德尔调制器的4个射频信号电极端，所述发送激光器连接偏振分束器的输入端，偏振分束器的输出端连接两支双驱动马赫曾德尔调制器的输入端，两支双驱动马赫曾德尔调制器输出端连接偏振耦合器的输入端。

所述基于双驱动马赫曾德尔调制器的6PolSK-QPSK高阶信号调制系统的信号调制方法包括如下步骤：

(1)在电脑上利用Matlab软件进行预编码，根据6PolSK-QPSK的信号特性生成4路信号数据；

(2)将预编码的Matlab代码送入任意波形发生器中，产生4路电信号，每一路输出电信号均有4个不同的电平值；

(3)任意波形发生器输出的4路信号送入四通道信号驱动放大器进行信号放大，放大后的信号峰峰值为3Vπ/2，其中Vπ为调制器的半波电压；