[发明专利]一种适用于C-mQAM相干光通信系统的盲相位噪声补偿方法

说明书

一种适用于C‑mQAM相干光通信系统的盲相位噪声补偿方法，对接收星座图幅值分割并旋转，根据旋转后星座图分布特点构造代价函数。通过最小化代价函数获得初始相位估计值，再经平均滤波后，可以得到粗略相位噪声估计值并对接收信号进行粗略相位噪声补偿；最后，利用粗略相位噪声补偿后的符号及其判决符号实现最大似然相位噪声估计并对接收信号进行最终相位噪声补偿。本发明具有良好的相位噪声补偿效果，频谱利用率高，计算复杂度较低，便于硬件实现。

技术领域

本发明属于光通信网络技术领域，特别涉及一种相干光系统的相位噪声补偿方法。

背景技术

相较于传统的强度调制/直接检测(IM/DD)系统，将高接调制码型、相干检测和数字信号处理(DSP)结合的相干光通信系统，具有接收机灵敏度高、频谱利用率高，系统损伤补偿灵活等优点，已成为现代光通信的研究热点之一。

相干光通信系统结构如图1所示，根据其功能可以分为5个模块：发送端模块101、光调制模块102、光纤传输模块103、光电检测模块104以及接收端模块105，发射端模块生成的电域信号经过光调制模块转换为光域信号，光域信号经过光纤传输后后通过光电检测器转换成电域信号，接收端模块再对接收到的电域信号进行数字信号处理以便于之后符号判决较为准确。结合图1，对整个系统的工作流程进行详细介绍。发送端模块主要由比特映射107和脉冲生成器108、109组成，串行输入数据106经过比特映射成为多进制数字信号，多进制数字信号的同号分量I和正交分量Q经过脉冲成型后成为电域模拟信号。上述两路电信号用来驱动马赫增德尔MZM调制器112、113实现光调制。其中110表示发送端激光器，利用分束器111分成两束完全相同的激光，90度相移器114用来保证同相分量I和正交分量Q正交。调制后的两路光信号经过和束器115变成单路光信号，然后送入光纤116中传输，掺铒光纤放大器(EDFA)117用来实现光纤传输后光信号的放大，118表示光带通滤波器。光电检测模块主要实现信号由光域转换到电域。接收端激光器119经过分束器分成两束完全相同的激光，120表示90度相位偏移，121和122表示两个光耦合器，驱动4个光电二极管(PD)123、124、125和126。减法器127和128分别对应信号的同相分量I和正交分量Q。将光电检测后电信号的同相分量I和正交分量Q经过低通滤波器129、130和模数转换131、132后实现数字信号处理133。数字信号处理后信号经过信号解调134，可得到与发送端输入比特相对应的比特信号135。

对于相干光通信系统，仍存在一些关键问题亟待解决，例如相位噪声的影响。相位噪声主要由发射端激光器和接收端激光器产生，它会引起相位调制信号的相位抖动，从而极易引起接收端解调错误。相干光通信系统利用了光载波相位与幅度信息，对相位噪声敏感。随着系统调制阶数的增加，调制星座图点之间的最小相位差越小，相位噪声对系统性能的影响也更加敏感。因此，对于高阶调制的相干光通信系统，获得补偿性能良好且计算复杂度较低的有效相位噪声补偿方法显得尤为重要。