[发明专利]一种自零差检测模分复用系统中载波路串扰的消除方法

说明书

本发明公开了一种自零差检测模分复用系统中载波路串扰的消除方法，属于通信技术领域,本发明采用载波路导频光在发射端双边带调制并在接收端下变频恢复的方法有效的消除了由于少模光纤传输过程中载波路受到信号路的串扰而导致的相干拍频噪声的影响。该方法在不改变现有少模光纤(FMF)参数下，提高了自零差检测模分复用(MDM‑SHD)系统的传输距离，降低了MDM‑SHD系统对模式复用器/解复用器(MUX/DEMUX)的模式选择灵敏度的要求，同时能够保证较好的误码性能，具有较高的性能效果。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于自零差检测模分复用(MDM-SHD)通信系统中载波串扰的消除方法。

背景技术

近几年随着移动互联网、云计算、物联网技术的应用和发展，数据业务呈爆发式增长的趋势。其中，以光接入网和数据中心光互联为代表的中短距离光通信迫切需求提高网络宽带容量。目前在短距离光通信上普遍采用强度调制-直接检测(IM/DD)方式，该方式只能利用光强度信息，导致相位信息的丢失，造成了频谱资源的浪费，而且IM/DD受色散和非线性噪声的影响严重，使得它很难实现大容量传输。相干光通信(ID)有着高灵敏度、高频谱效率等优点，目前已被广泛应用于长距离大容量的骨干光纤网络中。结合密集波分复用(DWDM)技术，相干光通信甚至能够实现单根光纤数Tb/s的高传输速率。然而相干光通信系统有着复杂的设备，高昂的成本，这些使得相干光通信不能满足短距离通信对于传输成本的要求。为了能够有效地提高传输系统的容量并且保持相对较低的成本，基于自零差检测的模分复用(MDM-SHD)通信技术应运而生。

在MDM-SHD系统中，载波路的导频(PT)光将和信号路正交幅度调制(mQAM)信号一起经过模式复用器(MUX)进入少模光纤(FMF)中传输。在接收端，模式解复用器(DEMUX)将信号路和载波路分离。分离的载波路导频光将做为本振荡光(LO)与信号路进行相干检测，从而得到发射信号。这种检测方式能够省去接收端的本振激光源，降低发射端光源线宽的要求，并且由于载波路光和信号路光出自同一个激光源并且经历了相同的噪声信道环境，所以接收到的信号不会存在频率偏移损伤，相位噪声也得到抑制消除，大大降低了DSP信号处理的复杂度和运算次数。然而实际少模光纤中的模式串扰将会使载波路的导频光受到来自信号路的串扰，这些串扰经相干检测后会产生拍频噪声，降低整个系统的传输性能。因此消除MDM-SHD系统中的载波路串扰的影响，进一步提高MDM-SHD系统的传输性能是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有MDM-SHD系统中载波路串扰的问题，本发明提出了一种基于载波路双边带调制的自零差检测模分复用(DSB-MDM-SHD)系统方案。该方法能够在不改变现有少模光纤参数下，降低由于传输过程中载波路受到信号路的模式串扰而导致的相干拍频噪声的影响。该方法具有较好的效果，能够在相同传输参数下降低系统的误码率。

本发明通过如下技术方案实现的：

一种自零差检测模分复用系统中载波路串扰的消除方法，具体步骤如下：

第一步，调制产生载波路的双边带导频光和信号路的mQAM光信号，具体包括如下步骤：

步骤S101：根据需要传输的mQAM信号的符号率和调制格式来计算信号的带宽f_s，以mQAM信号的第一个频谱零点的频率ω₀确定载波路需要使用的正弦波的频率，从而保持载波路与信号路在频谱上正交；

步骤S102：将频率为ω₀的正弦波通过马赫增德尔强度调制器(MZ)调制到载波路光上，从而产生载波路的双边带导频光；

步骤S103：将需要传输的mQAM信号通过正交IQ调制器调制到信号路光上，从而得到信号路的mQAM光信号；

其中，在发射端，信号路E_S(t)和载波路E_P(t)的分别表示为：