基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及相干光通信領域，具體是涉及一種基于相干檢測和數字信號處理的數 字載波再生系統及方法。
【背景技術】
[0002] 傳統的光強度調制信號通常采用直接檢測，該方式有著結構簡單、易于實施的 優點。光強度調制采用直接檢測，不會受到激光器線寬的影響，因此，可以采用成本較低 的DFB(DistributedFeedBack，分布反饋激光器）或VCSEL(VerticalCavitySurface EmittingLaser，垂直腔面發射激光器）作為光源。但是，光強度調制采用直接檢測，通常 會受限于色度色散、光電探測器的靈敏度等因素，因此難以應用于功率預算較高、傳輸距離 較遠的場合。另外，傳統光強度調制信號中包含較高的光載波功率，嚴重影響光強度調制信 號的傳輸效率。載波抑制的強度調制在傳統系統的發送端雖然有用到過，但是，傳統系統的 接收端無法恢復載波抑制的強度調制信號。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是為了克服上述【背景技術】的不足，提供一種基于相干檢測和數字信 號處理的數字載波再生系統及方法，能夠提高光強度調制信號的傳輸效率、功率預算，延長 傳輸距離。
[0004] 本發明提供一種基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生系統，包括發送端 和接收端，所述發送端采用載波抑制的強度調制方式，對基帶信號進行調制，生成一個載波 抑制的光強度調制信號，以降低光載波在整個調制信號中的能量比例，增加實際有效信號 的傳輸效率；所述接收端采用相干檢測與數字信號處理技術相結合的數字載波再生方式， 對載波抑制的光強度調制信號進行恢復。
[0005] 在上述技術方案的基礎上，所述發送端包括馬赫-曾德調制器MZM。
[0006] 在上述技術方案的基礎上，所述接收端包括相干接收機、模數轉換器ADC、數字信 號處理芯片，接收端的相干接收機接收載波抑制的光強度調制信號，相干接收機輸出模擬 信號至模數轉換器ADC，ADC對模擬信號進行采樣，得到I、Q兩路數字信號，數字信號處理 芯片采用相干檢測與數字信號處理技術相結合的數字載波再生方式，對ADC采樣得到的I、 Q兩路數字信號進行恢復。
[0007] 在上述技術方案的基礎上，所述相干接收機包括90度光混頻器和平衡探測器。
[0008] 在上述技術方案的基礎上，所述數字信號處理芯片包括低通濾波單元、數字放大 單元、運算單元，所述低通濾波單元、數字放大單元、運算單元都是軟件單元。
[0009] 本發明還提供一種應用于上述系統的基于相干檢測和數字信號處理的數字載波 再生方法，包括以下步驟：
[0010] A、發送端采用載波抑制的強度調制方式，對基帶信號進行調制，生成一個載波抑 制的光強度調制信號，以降低光載波在整個調制信號中的能量比例，增加實際有效信號的 傳輸效率；
[0011] B、接收端采用相干檢測與數字信號處理技術相結合的數字載波再生方式，對載波 抑制的光強度調制信號進行恢復。
[0012] 在上述技術方案的基礎上，所述發送端包括馬赫-曾德調制器MZM，步驟A中，MZM 采用載波抑制的強度調制方式，對基帶信號4進行調制，生成一個載波抑制的光強度調制 信號，基帶信號4為實數，n為正整數，表示樣點的索引值，即樣點的時序。
[0013] 在上述技術方案的基礎上，所述接收端包括相干接收機、模數轉換器ADC、數字信 號處理芯片，步驟B具體包括以下步驟：
[0014] 接收端的相干接收機接收載波抑制的光強度調制信號，相干接收機輸出模擬信號 至模數轉換器ADC，ADC對模擬信號進行采樣，得到I、Q兩路數字信號，數字信號處理芯片采 用相干檢測與數字信號處理技術相結合的數字載波再生方式，對ADC采樣得到的I、Q兩路 數字信號進行恢復。
[0015] 在上述技術方案的基礎上，所述相干接收機包括90度光混頻器和平衡探測器。
[0016] 在上述技術方案的基礎上，所述數字信號處理芯片包括低通濾波單元、數字放大 單元、運算單元，所述低通濾波單元、數字放大單元、運算單元都是軟件單元；
[0017] 步驟B中，將ADC米樣得到的I、Q兩路數字彳目號表不為復數彳目號，復數彳目號 包含兩個部分：殘留載波t和調制信號A;，其中：
【主權項】
1. 一種基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生系統，包括發送端和接收端，其 特征在于：所述發送端采用載波抑制的強度調制方式，對基帶信號進行調制，生成一個載波 抑制的光強度調制信號，以降低光載波在整個調制信號中的能量比例，增加實際有效信號 的傳輸效率；所述接收端采用相干檢測與數字信號處理技術相結合的數字載波再生方式， 對載波抑制的光強度調制信號進行恢復。
2. 如權利要求1所述的基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生系統，其特征在 于：所述發送端包括馬赫-曾德調制器MZM。
3. 如權利要求1所述的基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生系統，其特征在 于：所述接收端包括相干接收機、模數轉換器ADC、數字信號處理芯片，接收端的相干接收 機接收載波抑制的光強度調制信號，相干接收機輸出模擬信號至模數轉換器ADC，ADC對模 擬信號進行采樣，得到I、Q兩路數字信號，數字信號處理芯片采用相干檢測與數字信號處 理技術相結合的數字載波再生方式，對ADC采樣得到的I、Q兩路數字信號進行恢復。
4. 如權利要求3所述的基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生系統，其特征在 于：所述相干接收機包括90度光混頻器和平衡探測器。
5. 如權利要求3所述的基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生系統，其特征在 于：所述數字信號處理芯片包括低通濾波單元、數字放大單元、運算單元，所述低通濾波單 元、數字放大單元、運算單元都是軟件單元。
6. -種應用于權利要求1所述系統的基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生 方法，其特征在于，包括以下步驟： A、 發送端采用載波抑制的強度調制方式，對基帶信號進行調制，生成一個載波抑制的 光強度調制信號，以降低光載波在整個調制信號中的能量比例，增加實際有效信號的傳輸 效率； B、 接收端采用相干檢測與數字信號處理技術相結合的數字載波再生方式，對載波抑制 的光強度調制信號進行恢復。
7. 如權利要求6所述的基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生方法，其特征在 于：所述發送端包括馬赫-曾德調制器MZM，步驟A中，MZM采用載波抑制的強度調制方式， 對基帶信號4進行調制，生成一個載波抑制的光強度調制信號，基帶信號屯為實數，η為正 整數，表示樣點的索引值，即樣點的時序。
8. 如權利要求6所述的基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生方法，其特征在 于：所述接收端包括相干接收機、模數轉換器ADC、數字信號處理芯片，步驟B具體包括以下 步驟： 接收端的相干接收機接收載波抑制的光強度調制信號，相干接收機輸出模擬信號至模 數轉換器ADC，ADC對模擬信號進行采樣，得到I、Q兩路數字信號，數字信號處理芯片采用相 干檢測與數字信號處理技術相結合的數字載波再生方式，對ADC采樣得到的I、Q兩路數字 信號進行恢復。
9. 如權利要求8所述的基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生方法，其特征在 于：所述相干接收機包括90度光混頻器和平衡探測器。
10. 如權利要求8所述的基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生方法，其特征 在于：所述數字信號處理芯片包括低通濾波單元、數字放大單元、運算單元，所述低通濾波 單元、數字放大單元、運算單元都是軟件單元； 步驟B中，將ADC采樣得到的I、Q兩路數字信號表示為復數信號^?，復數信號fm包含 兩個部分：殘留載波:δπ和調制信號I，其中：
殘留載波元,屬于數字域的信號，與光域的抑制光載波對應，A為常數，表示殘余載波 I的幅度；基帶信號dn是調制信號i"l的幅度，η為正整數，表示樣點的索引值，即樣點的 時序；j是數學符號，表示復數的虛部，j2= -I ;exp表示以自然常數e為底的指數函數，f IF 表示相干檢測本地振蕩器LO與信號載波之間的頻率偏差，△ Θ (n)表示相干檢測本地振蕩 器LO與信號載波之間的相位偏差； 調制信號氡:的幅度dn通過以下公式得到：
公式（4)成立的前提條件是：A必須遠大于dn; 為了滿足公式（4)的前提條件，數字信號處理芯片按照以下步驟對載波抑制的光強度 調制信號進行恢復： 在數字域，采用低通濾波單元提取殘留載波; 數字放大單元對殘留載波Sli進行數字放大，得到數字放大的光載波：!*，其中，α為 放大系數； 運算單元重新組合和調制信號％，得到+&，根據公式（5)進行信號恢復：
公式（5)是從公式（4)推導出來的，4就是最終恢復的信號。
【專利摘要】本發明公開了一種基于相干檢測和數字信號處理的數字載波再生系統及方法，涉及相干光通信領域。該系統包括發送端和接收端，所述發送端采用載波抑制的強度調制方式，對基帶信號進行調制，生成一個載波抑制的光強度調制信號，以降低光載波在整個調制信號中的能量比例，增加實際有效信號的傳輸效率；所述接收端采用相干檢測與數字信號處理技術相結合的數字載波再生方式，對載波抑制的光強度調制信號進行恢復。本發明能提高光強度調制信號的傳輸效率、功率預算，延長傳輸距離。
【IPC分類】H04L27-02, H04L27-06
【公開號】CN104869092
【申請號】CN201510294307
【發明人】胡榮, 楊奇, 余少華
【申請人】武漢郵電科學研究院
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月2日