[发明专利]基于空分复用系统的高效率自相干接收方法

说明书

一种基于空分复用系统的高效率自相干接收方法：(1)使用一个初始光源，使其产生的连续光信号中心频率相对于传输信号的中心频率偏移大于传输信号的带宽，且连续光功率比传输信号的功率高至少9dB。(2)在接收端，将经过少模复用系统传输的不同模式信号与经过分束器的连续光信号耦合进入探测器进行自相干接收获取其幅度信息，并通过后续离线数字信号处理恢复被传输信号的相位信息。(3)在信号处理过程中加入频偏补偿及扫描算法，以得到传输信号与添加的连续光信号频率偏移的准确值。(4)完成精准的频偏补偿后，再进行后续色散补偿以及多输入多输出频域均衡可获得高效且准确的传输效果，该方法提高了空分复用系统接收的效率及传输质量。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种高效率的自相干接收方法。特别是涉及一种基于空分复用系统的频率对准的自相干接收，它解决了实际的系统传输中无法精确获得传输信号频率偏移量的问题。

背景技术

现有的单模光纤通信系统传输容量受到高流量需求的驱动，如今已经在逐步地逼近其非线性容量极限[1]。近年来提出的扩容技术如时分或波分复用技术仍受限于单模光纤中非线性效应的影响以及器件工艺的限制[2]，不能毫无限制地增加光纤通信系统的容量。空分复用技术是近年发展起来的一种新型光纤通信技术，其通过复用空间信道的方式将现有光纤通信系统的容量提高了至少一个数量级[3]。然而，对于模分复用传输系统来说，传输信号将会受到少模光纤以及各种有源器件的线性和非线性效应的影响，使得接收端的信号频率发生偏移[4]，如果在数字信号处理过程中未进行正确的频率偏移补偿，则传输信号质量将大大下降。为了在成本预算的基础之上进一步提高系统的传输容量，通过将低成本的自相干接收方式引入到空分复用系统中[5]，在后续的数字信号处理算法中加入频率对准的环节，将大幅提高算法运行精度，提高空分复用系统的传输质量，进而实现系统高效率的接收。

参考文献

[1]Essiambre R-J,Mecozzi A.Capacity Limits in Single-Mode Fiber andScaling for Spatial Multiplexing[C].Proceedings ofthe Optical FiberCommunication Conference(OFC).Optical Society ofAmerica,2012:OW3D.1.

[2]Hayashi T,Nakanishi T.Multi-Core Optical Fibers for the Next-Generation Communications[J].SEI Technical Review,2018,(86):23.

[3]Mizuno T,Takara H,Sano A,et al.Dense Space-Division MultiplexedTransmission Systems Using Multi-Core and Multi-Mode Fiber[J].Journal ofLightwave Technology,2016,34(2):582-592.

[4]X.Gao,B.Xu,Y.Cai,M.Zhu,J.Zhang,and K.Qiu,Frequency-ShiftedModulation using a Single DDMZM and Kramers–Kronig Scheme based DirectDetection Receiver in Long-Reach PON,in 2018Asia Communications andPhotonics Conference(ACP),2018,pp.1-3.

[5]Chou E S,Srinivas H,Kahn J M.Phase Retrieval-Based CoherentReceivers:Signal Design andDegrees ofFreedom[J].Journal ofLightwaveTechnology,2021.

发明内容