[发明专利]基于K-K接收的双偏振QAM调制直接检测通信系统与方法

说明书

本发明提供了一种基于K‑K接收的双偏振QAM调制直接检测通信系统，包括信号接收端和信号发射端，所述信号接收端与所述信号发射端通过传输链路连接，所述信号接收端包括激光器、分束器、移频器、第一偏振分束器PBS1、第二偏振分束器PBS2、第一光电探测器PD1、第二光电探测器PD2、第一KK转换单元KK1、第二KK转换单元KK2、载波恢复及数据判决单元和第一环形器C1。本发明还提供了一种基于K‑K接收的双偏振QAM调制直接检测通信方法。本发明的有益效果是：一方面，极大地提高了频谱效率；另一方面，极大地降低了功耗，使得该适用于短距离通信。

技术领域

本发明涉及短距离光通信领域，尤其涉及一种基于K-K接收的双偏振QAM调制直接检测通信系统与方法。

背景技术

基于数据中心的云服务和应用的发展，使得短距离通信对频谱的需求不断的增长。截至今日，数据中心(DC)通信流量已是全球通信流量的主要组成部分，据思科全球云指数预测，2020DC的信息交互量将达到15Zbit，相比2017年增加了两倍。在这其中，将近77％的通信在数据中心内部进行交互，主要包括数据的生成、存储、处理和验证等行为。巨大的信息交互量的刺激了对高速率、低成本、低功耗的短距离通信方案的需求。基于数据中心的尺寸和容量现状，以单模光纤(SMF)部署的数据中心互联网络主要分布在500m到10km的距离范围内，在这种情况下，使用传统的相干通信方案，后续高速DSP处理模块功耗过大，实现成本过高，这使得传统相干光通信方案很难直接运用于短距离通信。然而，相干检测方案可以在四个维度上进行信号调制，同时，本振光的引入可以极大地提高接收机的灵敏度，是实现高速短距离通信的有效备选方案之一。因此，有文献提出通过使用合理的结构设计和光学元器件去代替复杂DSP(数字信号处理，Digital Signal Processing)模块，从而大大降低功耗。但是，在另一方面，相干接收需要混频器及四对平衡探测器，增加成本的同时也限制了器件的集成度。因此，如何以直接检测的方式，结合低复杂度DSP来实现双偏振QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)信号传输是一个重要的研究方向。

基于上述市场驱动和技术挑战，相关科研人员提出了一系列解决方案。在降低DSP复杂度方面，通过使系统工作在0色散波长附近，可以忽略色散的影响；使用同一激光器作本振光和信号载波，并对信号路与本振光路进行相位匹配，可以替代DSP中载波恢复模块；通过反馈控制偏振控制器，实现偏振混叠的补偿。但上述方案中偏振混叠补偿的反馈控制量多达三个，实现较为复杂。另外，通过结合Stokes接收及Kramers-Kronig(K-K)算法，可以以直接检测的方式实现双偏振QAM信号传输。但是该方案需要复杂的算法来实现偏振混叠的补偿，同时，接收及结构也较为复杂。

基于此，如何提出一种更为简单、有效的偏振混叠补偿方案，结合Kramers-Kronig接收，仅需两个PD(光电探测器)，即可实现双偏振QAM信号传输，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于K-K接收的双偏振QAM调制直接检测通信系统与方法。