基于超奈奎斯特系統(tǒng)的光調(diào)制方法及其相應(yīng)的解調(diào)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高速光纖通信領(lǐng)域的數(shù)字調(diào)制領(lǐng)域，涉及一種基于超奈奎斯特系統(tǒng)的 光調(diào)制方法及其相應(yīng)的解調(diào)方法，具體地指一種結(jié)合I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形技術(shù)和雙偏振 16QAM(DP-16QAM)的光調(diào)制方法及其相應(yīng)的解調(diào)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中，信道密度與光纖傳輸系統(tǒng)容量直接相關(guān)，因此減小WDM 系統(tǒng)的信道間隔成為提高傳輸容量的有效方法。奈奎斯特WDM系統(tǒng)是將奈奎斯特脈沖成形 技術(shù)融入到雙偏振態(tài)M進(jìn)制正交振幅(QAM)調(diào)制中，產(chǎn)生信道間隔等于奈奎斯特帶寬的傳輸 信號(hào)，從而使信道間隔縮小至碼元速率值。在此基礎(chǔ)上，超奈奎斯特WDM系統(tǒng)的概念應(yīng)運(yùn)而 生，用以描述信道間隔降至碼元速率值以下的WDM系統(tǒng)。
[0003] 在超奈奎斯特WDM系統(tǒng)中，如果仍然將奈奎斯特脈沖成形技術(shù)融入到在雙偏振態(tài)M 進(jìn)制QAM調(diào)制中，產(chǎn)生信道間隔小于奈碼元速率值的傳輸信號(hào)，信道間的各種載波信號(hào)之間 的相互干擾(ICI)異常嚴(yán)重。盡管采用基于數(shù)字濾波器的多碼元檢測(cè)算法，可以在一定程度 上減小ICI的影響，但其對(duì)數(shù)字濾波器窗口的穩(wěn)定性要求很高，否則系統(tǒng)性能會(huì)顯著惡化； 另一方面，為了解決ICI所帶來(lái)的嚴(yán)重影響，如何盡可能壓縮調(diào)制后每個(gè)信道的信號(hào)帶寬顯 得十分重要，相對(duì)于碼元速率值來(lái)說(shuō)，信號(hào)帶寬越小，效果越佳。
[0004] 通過(guò)將I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形技術(shù)脈沖成形技術(shù)和更高階的QAM調(diào)制的合理有效 的結(jié)合，能有效壓縮調(diào)制后信號(hào)帶寬，從而減小WDM系統(tǒng)的信道間隔，獲得更高的頻譜利用 率，最終實(shí)現(xiàn)超奈奎斯特系統(tǒng)的信號(hào)傳輸。到目前為止，結(jié)合I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形技術(shù)和 雙偏振16QAM(DP-16QAM)的光調(diào)制方法及其相應(yīng)的解調(diào)方法尚未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是要克服上述【背景技術(shù)】存在的不足，提供一種基于超奈奎斯特系 統(tǒng)的光調(diào)制方法及其相應(yīng)的解調(diào)方法，具體地講，提供一種結(jié)合I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形技術(shù) 和雙偏振16QAM(DP-16QAM)的光調(diào)制方法及其相應(yīng)的解調(diào)方法，同時(shí)減小WDM系統(tǒng)的信道間 隔和調(diào)制后的信號(hào)帶寬，獲得更高的頻譜利用率，實(shí)現(xiàn)超奈奎斯特系統(tǒng)的信號(hào)傳輸。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種基于超奈奎斯特系統(tǒng)的光調(diào)制 方法，所述光調(diào)制方法結(jié)合了I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形技術(shù)和雙偏振16QAM(DP-16QAM)，具體 步驟如下：
[0007] (1)將兩個(gè)偏振態(tài)的同向I和正交Q支路的二級(jí)制數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)化為四進(jìn)制數(shù)據(jù)；
[0008] (2)將上述步驟(1)轉(zhuǎn)化得到的四進(jìn)制數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形濾波器濾波 產(chǎn)生雙四進(jìn)制基帶信號(hào)；
[0009] (3)將上述步驟(2)得到的同向I和正交Q支路的雙四進(jìn)制基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)IQ正交調(diào) 制器調(diào)制，獲得已調(diào)信號(hào)；
[0010] (4)將兩個(gè)偏振態(tài)的已調(diào)信號(hào)經(jīng)過(guò)偏振合光后得到所述調(diào)制方式的雙偏振復(fù)用后 信號(hào)。
[0011] 在上述技術(shù)方案中，所述步驟(1)中，第η個(gè)碼元的四進(jìn)制數(shù)據(jù)為：
[0012] SI,n = 2bl,2n+bl,2n+l
[0013] SQ,n = 2bQ,2n+bQ,2n+l
[0014] 其中，匕,211、131,211+1、1^ 211、1^211+1分別為同向1和正交〇支路第211和第211+1個(gè)比特。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述步驟(2)中，四進(jìn)制數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形濾波 器濾波產(chǎn)生雙四進(jìn)制基帶信號(hào)，具體如下：
[0018] 其中，t為時(shí)間，TS為一個(gè)四進(jìn)制碼元時(shí)間，g(t)為I類(lèi)部分響應(yīng)成形脈沖，為無(wú)限
[0019] 在上述技術(shù)方案中，所述步驟(3)中，同向I和正交Q支路的雙四進(jìn)制基帶信號(hào)經(jīng)過(guò) IQ正交調(diào)制器調(diào)制，獲得的已調(diào)信號(hào)為：
[0020] E(t) = Ai(t)cos(23Tfct)+AQ(t)sin(23Tfct)
[0021] 其中，fc為光載波。
[0022] 在上述技術(shù)方案中，所述I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形濾波器采用FIR濾波器實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)IR濾 波器的單位沖擊響應(yīng)為有限長(zhǎng)，因此所述g(t)需截短Sg s(t)，具體為：
[0023] 當(dāng)t < T時(shí)，gs(t) = g(t);
[0024] 當(dāng) t>T 時(shí)，gs(t)=0;
[0025] 其中，t為截?cái)嚅L(zhǎng)度。
[0026] 上述基于超奈奎斯特系統(tǒng)光調(diào)制的解調(diào)方法，將基于維特比算法的最大似然序列 檢測(cè)方法運(yùn)用于雙偏振復(fù)用后信號(hào)的相干解調(diào)中，具體步驟如下：
[0027] (1)接收信號(hào)依次經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換前端和LPF濾波得到兩個(gè)偏振態(tài)的同向I和正交Q 支路基帶電信號(hào)；
[0028] (2)將上述步驟（1)中得到的同向I和正交Q支路基帶電信號(hào)完成檢測(cè)前的數(shù)字信 號(hào)(DSP)處理，隨后進(jìn)行VA-based MLSD檢測(cè)。利用前后碼元的相關(guān)性得到網(wǎng)格圖，基于網(wǎng)格 圖利用維特比算法，尋找到最大似然路徑，完成檢測(cè)。
[0029] 本發(fā)明中，將雙二進(jìn)制脈沖成形技術(shù)融入雙偏振態(tài)正交相移鍵控調(diào)制(DP-QPSK) 中，可壓縮調(diào)制后信號(hào)帶寬，獲得更高的頻譜利用率，最終實(shí)現(xiàn)超奈奎斯特系統(tǒng)的信號(hào)傳 輸。本方法可以看成是I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形技術(shù)與DP-QPSK調(diào)制的結(jié)合，雖然，該方法違反 了奈奎斯特準(zhǔn)則，進(jìn)而帶來(lái)碼間干擾(ISI)，但由于I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖的特殊性，使得產(chǎn)生的 ISI具有規(guī)律，最終可被完全消除。
[0030] 本發(fā)明的有益效果：
[0031] (1)本發(fā)明的結(jié)合I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形技術(shù)和雙偏振16QAM的光調(diào)制方法能切實(shí) 有效的將信道間隔縮小至碼元速率值以下，不同于DP-16QAM，可以實(shí)現(xiàn)在超奈奎斯特波分 復(fù)用(Super-Ny qu i s t-WDM)系統(tǒng)中的傳輸。
[0032] (2)本發(fā)明的結(jié)合I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形技術(shù)和雙偏振16QAM的光調(diào)制方法是在 DP-16QAM調(diào)制前將I、Q支路的四進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形濾波，引入有規(guī) 律、可處理的碼間干擾（ISI)，壓縮已調(diào)信號(hào)的頻譜帶寬，因此使該調(diào)制方式的頻譜利用率 相對(duì)于16QAM提高了接近1倍。
[0033] (3)本發(fā)明的結(jié)合I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形技術(shù)和雙偏振16QAM的光調(diào)制的解調(diào)方法 在進(jìn)行VA-based MLSD檢測(cè)時(shí)所采用的網(wǎng)格圖是利用前后碼元的相關(guān)性得到的，所述網(wǎng)格 圖結(jié)構(gòu)特殊，檢測(cè)效果顯著，能高效出色地完成接收信號(hào)的解調(diào)工作。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1為本發(fā)明結(jié)合I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形技術(shù)和雙偏振16QAM光調(diào)制方式的實(shí)現(xiàn)原 理圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明結(jié)合I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形技術(shù)和雙偏振16QAM光調(diào)制的解調(diào)方案； [0036]圖3為本發(fā)明結(jié)合I類(lèi)部分響應(yīng)脈沖成形