本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，更具體地，涉及一種模分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)建方法及構(gòu)建的光纖通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，基于多模光纖的模分復(fù)用技術(shù)，由于其可以進(jìn)一步提高頻譜效率，而受到廣泛關(guān)注。然而，此類系統(tǒng)所用的多輸入多輸出均衡算法的復(fù)雜度成為限制系統(tǒng)擴(kuò)展的主要因素。因?yàn)殡S著系統(tǒng)容量的擴(kuò)展，復(fù)用的模式組數(shù)增加，需要更高復(fù)雜度的多輸入多輸出算法才能均衡模式組各個(gè)模式之間的相互串?dāng)_?；谌躐詈仙倌９饫w的模分復(fù)用系統(tǒng)近年來被提出，以降低系統(tǒng)多輸入多輸出算法復(fù)雜度。在這些方案中僅需要2x2或者4x4的多輸入多輸出算法來均衡模式組內(nèi)部的線性偏振(lp)模式間串?dāng)_，但是隨著系統(tǒng)容量的擴(kuò)展以及模式組數(shù)的增加，對(duì)于更高階的模式組，比如lp41,lp32等，其每個(gè)模式組包含的簡并模式數(shù)多于4個(gè)，利用4x4的多輸入多輸出算法將難以實(shí)現(xiàn)模式組內(nèi)部模式間串?dāng)_的均衡。

與此同時(shí)，基于軌道角動(dòng)量(oam)模分復(fù)用的通信系統(tǒng)，因其原則上具有無限數(shù)目、相互正交的本征模式而受到廣泛關(guān)注。近幾年來，基于oam模分復(fù)用的光纖通信系統(tǒng)被相繼報(bào)導(dǎo)，其采取的復(fù)用方式主要分為兩類：第一類是嘗試維持所有oam模式間的正交性，從而通過模式解復(fù)用器在物理上實(shí)現(xiàn)所有模式的復(fù)用和解復(fù)用。此類方法由于受到系統(tǒng)缺陷以及傳輸環(huán)境的不穩(wěn)定性等因素影響，很難在較長距離傳輸中保證oam模式間的正交性，因而限制了系統(tǒng)的傳輸距離。第二類方式則是在接收端通過多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)方式來補(bǔ)償oam模式間的非正交性帶來的模式間串?dāng)_，但是類似于少模光纖，隨著系統(tǒng)容量和傳輸模式的增加，多輸入多輸出均衡的復(fù)雜度也會(huì)隨之增長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決以上現(xiàn)有技術(shù)提供的通信系統(tǒng)多輸入多輸出算法復(fù)雜度會(huì)隨著模式信道的數(shù)量而增長的缺陷，提供了一種模分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)建方法。

為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案是：

一種模分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)建方法，包括以下內(nèi)容：

在發(fā)射端將多路輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換為折射率漸變型環(huán)芯光纖所支持的光傳播模式，經(jīng)過模式復(fù)用器復(fù)用后，注入折射率漸變型環(huán)芯光纖中進(jìn)行傳輸；

在接收端采用模式解復(fù)用器分離不同的模式組，此后每個(gè)模式組內(nèi)的模式光信號(hào)被傳輸至相應(yīng)的模式轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成可支持單模光纖傳輸?shù)母咚鼓Ｊ焦庑盘?hào)，然后被相干光接收機(jī)探測接收，提取出相應(yīng)的復(fù)數(shù)電信號(hào)；

對(duì)于基模式組或零階模式組被相干光接收機(jī)接收后輸出的2路復(fù)數(shù)光信號(hào)，采用包含2x2多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法進(jìn)行恢復(fù)處理；

對(duì)于高階模式組或非零階模式組被相干光接收機(jī)接收后輸出的4路復(fù)數(shù)電信號(hào)，采用包含4x4多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法進(jìn)行恢復(fù)處理。上述方案中，本發(fā)明提供的通信系統(tǒng)構(gòu)建方法在擴(kuò)展通信容量時(shí)，接收端除了增加相應(yīng)的模式轉(zhuǎn)換器和相干光接收機(jī)外，僅需要增加包含4x4多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法的數(shù)字信號(hào)處理模塊，因此通信系統(tǒng)的多輸入多輸出算法復(fù)雜度不會(huì)隨著擴(kuò)容而增加。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明利用折射率漸變型環(huán)芯光纖模式組間隔離度高，模組內(nèi)模式簡并，且除基模(包含兩個(gè)模式)外，其余模式組內(nèi)模式數(shù)量都為四個(gè)的特點(diǎn)，而模式組內(nèi)部模式的分離僅需要2x2或者4x4多輸入多輸出均衡，降低了數(shù)字信號(hào)處理算法的復(fù)雜度。并且在增加傳輸模式組數(shù)量以擴(kuò)展通信容量時(shí)，僅需要增加基于4x4多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法的數(shù)字信號(hào)處理模塊，具有較高的可擴(kuò)展性。本發(fā)明提供的方法避免了多輸入多輸出算法復(fù)雜度隨著模式信道數(shù)量增長的問題，具有復(fù)雜度低、可擴(kuò)展性高和可基于現(xiàn)有商用光通信技術(shù)升級(jí)的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為系統(tǒng)的構(gòu)建示意圖。

圖2為包含2x2多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法/2x2數(shù)字信號(hào)處理模塊的示意圖。

圖3為包含4x4多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法/4x4數(shù)字信號(hào)處理模塊的示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制；

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。

實(shí)施例1

以軌道角動(dòng)量(oam)模分復(fù)用光纖通信為例，如圖1所示，本發(fā)明提供了一種模分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)建方法，包括以下內(nèi)容：

在發(fā)射端將多路輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換為折射率漸變型環(huán)芯光纖所支持的光傳播模式，經(jīng)過模式復(fù)用器復(fù)用后，注入折射率漸變型環(huán)芯光纖中進(jìn)行傳輸；

在接收端采用模式解復(fù)用器分離不同的模式組，此后每個(gè)模式組內(nèi)的模式光信號(hào)被傳輸至相應(yīng)的模式轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成可支持單模光纖傳輸?shù)母咚鼓Ｊ焦庑盘?hào)，然后被相干光接收機(jī)探測接收，提取出相應(yīng)的復(fù)數(shù)電信號(hào)；

對(duì)于基模式組或零階模式組被相干光接收機(jī)接收后輸出的2路復(fù)數(shù)光信號(hào)，采用包含2x2多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法進(jìn)行恢復(fù)處理；

對(duì)于高階模式組或非零階模式組被相干光接收機(jī)接收后輸出的4路復(fù)數(shù)電信號(hào)，采用包含4x4多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法進(jìn)行恢復(fù)處理。

其中，所述注入折射率漸變型環(huán)芯光纖中或接收端接收的模式組所包含的模式為軌道角動(dòng)量模式、線偏振模式或折射率漸變型環(huán)芯光纖本征模式中任一種。

在具體地實(shí)施過程中，如圖2所示，所述包含2x2多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法包括去采樣偏移與正交性恢復(fù)、色散補(bǔ)償、時(shí)鐘恢復(fù)、2x2多輸入多輸出自適應(yīng)均衡、頻偏估計(jì)與補(bǔ)償、載波相位恢復(fù)、前向糾錯(cuò)、信號(hào)解調(diào)與判決這些步驟。

在具體地實(shí)施過程中，如圖3所示，所述包含4x4多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法包括去采樣偏移與正交性恢復(fù)、色散補(bǔ)償、時(shí)鐘恢復(fù)、4x4多輸入多輸出自適應(yīng)均衡、頻偏估計(jì)與補(bǔ)償、載波相位恢復(fù)、前向糾錯(cuò)、信號(hào)解調(diào)與判決這些步驟。

在具體地實(shí)施過程中，根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和光纖傳輸距離不同，所述包含2x2或4x4多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法為時(shí)域盲均衡算法、頻域盲均衡算法、混合時(shí)域頻域盲均衡算法、基于訓(xùn)練序列的頻域均衡算法中任一種；根據(jù)具體傳輸信號(hào)的調(diào)制格式不同，所述包含2x2或4x4多輸入多輸出均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法為恒模算法、級(jí)聯(lián)多模算法、半徑導(dǎo)向算法或者最小均方算法中任一種。

實(shí)施例2

以軌道角動(dòng)量(oam)模分復(fù)用光纖通信為例，本實(shí)施例提供了一種應(yīng)用實(shí)施例1方法的系統(tǒng)，如圖1所示，其具體的方案如下：

包括模式復(fù)用器、折射率漸變型環(huán)芯光纖、模式解復(fù)用器、(2n+1)個(gè)模式轉(zhuǎn)換器b、(2n+1)個(gè)相干光接收機(jī)、2x2數(shù)字信號(hào)處理模塊和4x4數(shù)字信號(hào)處理模塊；n為高階模式組或者非零階模式組的個(gè)數(shù)；

其中模式復(fù)用器的輸出端與折射率漸變型環(huán)芯光纖的輸入端連接，折射率漸變型環(huán)芯光纖的輸出端與模式解復(fù)用器的輸入端連接，模式解復(fù)用器的輸出端分別與(2n+1)個(gè)模式轉(zhuǎn)換器b的輸入端連接，(2n+1)個(gè)模式轉(zhuǎn)換器b的輸出端分別與(2n+1)個(gè)相干光接收機(jī)的輸入端二連接，(2n+1)個(gè)相干光接收機(jī)的輸入端一與本地光源連接，(2n+1)個(gè)相干光接收機(jī)的輸出端與2x2數(shù)字信號(hào)處理模塊或4x4數(shù)字信號(hào)處理模塊連接。

其中，上述系統(tǒng)的工作過程如下：多路輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換為折射率漸變型環(huán)芯光纖所支持的光傳播模式并經(jīng)過模式復(fù)用器復(fù)用后，注入折射率漸變型環(huán)芯光纖中進(jìn)行傳輸；接收端采用模式解復(fù)用器將接收到的信號(hào)分離為(2n+1)個(gè)不同的模式組，然后(2n+1)個(gè)不同的模式組內(nèi)的模式分別被傳輸至(2n+1)個(gè)模式轉(zhuǎn)換器b中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成可支持單模光纖傳輸?shù)母咚鼓Ｊ焦庑盘?hào)，然后分別被(2n+1)個(gè)相干光接收機(jī)接收，(2n+1)個(gè)相干光接收機(jī)提取出相應(yīng)的復(fù)數(shù)電信號(hào)。對(duì)于零階模式組被相干光接收機(jī)接收后輸出的2路復(fù)數(shù)光信號(hào)，采用2x2數(shù)字信號(hào)處理模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)處理；對(duì)于非零階模式組被相干光接收機(jī)接收后輸出的4路復(fù)數(shù)電信號(hào)，采用4x4數(shù)字信號(hào)處理模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)處理。

在具體的實(shí)施過程中，如圖1所示，所述光通信系統(tǒng)還包括有(2n+1)個(gè)模式轉(zhuǎn)換器a和(2n+1)個(gè)偏振復(fù)用光發(fā)射機(jī)，其中(2n+1)個(gè)偏振復(fù)用光發(fā)射機(jī)的輸出端分別與(2n+1)個(gè)模式轉(zhuǎn)換器a的輸入端連接，(2n+1)個(gè)模式轉(zhuǎn)換器a的輸出端與模式復(fù)用器的輸入端連接。

其中(2n+1)個(gè)偏振復(fù)用光發(fā)射機(jī)用于產(chǎn)生多路輸入光信號(hào)，(2n+1)個(gè)模式轉(zhuǎn)換器a用于將多路輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換為折射率漸變型環(huán)芯光纖所支持的光傳播模式。

在具體的實(shí)施過程中，如圖1所示，所述2x2數(shù)字信號(hào)處理模塊(dsp-0)的數(shù)量為1個(gè)，所述4x4數(shù)字信號(hào)處理模塊(dsp-l)的數(shù)量為n個(gè)；其中1個(gè)2x2數(shù)字信號(hào)處理模塊的輸入端與零階模式組對(duì)應(yīng)的相干光接收機(jī)的輸出端連接；1個(gè)4x4數(shù)字信號(hào)處理模塊的輸入端與階數(shù)絕對(duì)值相同的2個(gè)非零階模式對(duì)應(yīng)的相干光接收機(jī)的輸出端連接。

在具體的實(shí)施過程中，如圖2所示，所述2x2數(shù)字信號(hào)處理模塊(dsp-0)包括依次連接的采樣偏移與正交性恢復(fù)子模塊、色散補(bǔ)償子模塊、時(shí)鐘恢復(fù)子模塊、2x2多輸入多輸出自適應(yīng)均衡子模塊、頻偏估計(jì)與補(bǔ)償子模塊、載波相位恢復(fù)子模塊、前向糾錯(cuò)和解調(diào)與判決子模塊。

在具體的實(shí)施過程中，如圖3所示，所述4x4數(shù)字信號(hào)處理模塊(dsp-l)包括依次連接的采樣偏移與正交性恢復(fù)子模塊、色散補(bǔ)償子模塊、時(shí)鐘恢復(fù)子模塊、4x4多輸入多輸出自適應(yīng)均衡子模塊、頻偏估計(jì)與補(bǔ)償子模塊、載波相位恢復(fù)子模塊、前向糾錯(cuò)和解調(diào)與判決子模塊。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。