模式相关损耗和偏振相关损耗的联合补偿方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种模式相关损耗和偏振相关损耗的联合补偿方法，所述方法包括S1.对比特信号进行星座调制；S2.对星座调制后的信号进行模式偏振时间编码；S3.对模式偏振时间编码后的信号进行光调制；S4.对光调制后的信号进行光偏振合束；S5.对光偏振合束后的信号进行模式耦合；S6.对模式耦合信号进行解耦合；S7.对解耦合后的信号进行光偏振分束；S8.对光偏振分束后的信号进行相干解调；S9.对相干解调后的信号进行信道均衡；S10.对信道均衡后的信号进行模式偏振时间译码；S11.对译码后信号进行星座解调。本发明所述方法可以有效抑制传输过程中的模式相关损耗和偏振相关损耗，提升系统性能。
【专利说明】模式相关损耗和偏振相关损耗的联合补偿方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信【技术领域】，具体涉及一种模式相关损耗和偏振相关损耗的联合补 偿方法及装置。
【背景技术】
[0002] 伴随着过去二十年中的指数型容量增长，波分复用成为数据光网络的重要技术形 态。形成这种状况的一个重要原因就是持续飞速提升的数据网络流量。然而近期的研究进 展表明波分复用光传输的容量增长正在明显减速，而且其系统实验正在快速接近非线性光 纤传输的仙农极限。少模光纤中的模分复用技术（ModeDivisionMultiplexing，简称MDM) 是一种崭新的光多输入多输出传输形式，并被人们期待为实现进一步提升光网络容量的重 要潜在方案。
[0003]MDM技术是利用光纤各个模式间的正交性，将每一个模式视为独立的信道加载信 号，形成多输入多输出（MultipleInput,MultipleOutput,简称MIM0)通道，以提高系统传 输容量和频谱效率。少模光纤，顾名思义，通过合理设计光纤，只有有限个模式被激励并传 输。这样，相比于单模光纤，可以米用MDM技术扩充单根光纤传输容量；相比于多模光纤，可 以控制模式个数，优化模式色散和串扰。
[0004]MDM技术虽然被认为是提升光网络容量的重要方法，但是MDM中的模式相关损耗 (ModeDependentLoss，简称MDL)和偏振相关损耗（PolarizationDependentLoss，简称 rou的存在，不仅使光纤传输过程中其他传输特性发生变化，还给传输系统造成恶化，如传 输时偏振态波动导致光信噪比变化，从而导致光功率的变化。它还能导致增益波动，而且接 收端补偿器的性能也会受到影响。
[0005]因此，如何提供一种模式相关损耗和偏振相关损耗的联合补偿方法，降低模式相 关损耗和偏振相关损耗对传输性能所造成的影响成为一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种模式相关损耗和偏振相关损耗的联合补 偿方法及装置，降低了模式相关损耗和偏振相关损耗对传输性能所造成的影响。
[0007] 第一方面，本发明提供一种模式相关损耗和偏振相关损耗的联合补偿方法，所述 方法包括：
[0008] 在发送端，
[0009]S1.对比特信号进行星座调制；
[0010]S2.对星座调制后的信号进行模式偏振时间编码；
[0011]S3.对模式偏振时间编码后的信号进行光调制；
[0012] S4.对光调制后的信号进行光偏振合束；
[0013]S5.对光偏振合束后的信号进行模式耦合后，发送到少模光纤中传进行传输；
[0014] 在接收端，
[0015] S6.对所述少模光纤中传输的模式耦合信号进行解耦合；
[0016] S7.对解稱合后的信号进行光偏振分束；
[0017] S8.对光偏振分束后的信号进行相干解调；
[0018] S9.对相干解调后的信号进行信道均衡；
[0019] S10.对信道均衡后的信号进行模式偏振时间译码；
[0020] S11.对模式偏振时间译码后的信号进行星座解调，得到星座解调后的比特信号。
[0021] 优选地，所述步骤S2对星座调制后的信号进行模式偏振时间编码包括：
[0022] 对星座调制后的信号进行分组，其中，每4T时间间隔内的信号Sl、s2、s3和s4分为 一组，所述Sl为第一信号周期内的信号，所述s2为第二信号周期内的信号，所述s3为第三 信号周期内的信号，所述s4为第四信号周期内的信号；
[0023] 所述Sl、s2、s3和s4经过模式偏振时间编码后，成为一个信息矩阵S，
【权利要求】
1. 一种模式相关损耗和偏振相关损耗的联合补偿方法，其特征在于，所述方法包括： 在发送端，
51. 对比特信号进行星座调制；
52. 对星座调制后的信号进行模式偏振时间编码；
53. 对模式偏振时间编码后的信号进行光调制；
54. 对光调制后的信号进行光偏振合束；
55. 对光偏振合束后的信号进行模式耦合后，发送到少模光纤中传进行传输； 在接收端，
56. 对所述少模光纤中传输的模式耦合信号进行解耦合；
57. 对解耦合后的信号进行光偏振分束；
58. 对光偏振分束后的信号进行相干解调；
59. 对相干解调后的信号进行信道均衡；
510. 对信道均衡后的信号进行模式偏振时间译码；
511. 对模式偏振时间译码后的信号进行星座解调，得到星座解调后的比特信号。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2对星座调制后的信号进行模 式偏振时间编码包括： 对星座调制后的信号进行分组，其中，每4T时间间隔内的信号81、82、83和 84分为一组， 所述Sl为第一信号周期内的信号，所述S2为第二信号周期内的信号，所述S3为第三信号周 期内的信号，所述S4为第四信号周期内的信号； 所述Sl、s2、s3和s4经过模式偏振时间编码后，成为一个信息矩阵S，
对于上述信息矩阵S，分别从两个模式的两个偏振共四个信道在八个时间周期进行发 射，在第一个信号周期中，模式LPlla的Px发射信号Sl，模式LPlla的Py发射信号s2，模式 LPllb的Qx发射信号s3，模式LPllb的Qy发射信号s4，在第二个信号周期T2中，模式LPlla的 Px，Py，模式LPllb的Qx，Qy依次发射上述矩阵S的第二列，同理，在第n个信号周期Tn中，模式 LPlla的卩!￡，？7，模式1^ 1113的0!￡，07依次发射上述矩阵3的第11列，11=(1，2,3,4,5,6,7,8) ; 其中，为Sl的共轭信号，LPlla和LPllb是光纤的两个空间模式，Px和Py是模式LPlla的两 个偏振态，Qx和Qy是模式LPllb的两个偏振态。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S9对相干解调后的信号进行信 道均衡包括： 若相干解调后的信号为rt，t= 1，2, 3,4,分别表示第一个信号周期至第四个信号周 期T4相干解调后的信号，则对相干解调后的信号rt进行信道均衡包括：
其中，&表示信号rt经过信道均衡后的信号，ht表示信道状态估计系数，t= 1，2,3,4， ht#是ht的共轭，其中A表示从模式LPlla的Px偏振态发射到接收端的信道状态估计系数，h2表示从模式LPlla的Py偏振态发射到接收端的信道状态估计系数，h3表示从模式LPllb的 Qx偏振态发射到接收端的信道状态估计系数，h4表示从模式LPllb的Qy偏振态发射到接收 端的信道状态估计系数。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S10对信道均衡后的信号进行模 式偏振时间译码包括： 对信道均衡后的信号A，七=1，2,3,4，根据下面公式进行译码，若满足下式，则将尽译码为Si:
其中，Si为模式LPlla的Px偏振、模式LPlla的Py偏振、模式LPllb的Qx偏振或模式LPllb 的Qy偏振发射的信号，i取值为1，2,3,4 ;sk是预设的阈值信号，i尹k。
5. 根据权利要求1?4任一所述的方法，其特征在于，所述步骤S1对比特信号进行星 座调制包括对比特信号进行四相移键控QPSK、八相移键控8PSK、正交幅度调制16QAM或正 交幅度调制64QAM的星座调制。
6. -种模式相关损耗和偏振相关损耗的联合补偿装置，其特征在于，所述装置包括： 发送端包括： 星座调制器，用于对比特信号进行星座调制； 模式偏振时间编码器，用于对星座调制后的信号进行模式偏振时间编码； 光调制器，用于对模式偏振时间编码后的信号进行光调制； 光偏振合束器，用于对光调制后的信号进行光偏振合束； 模式耦合器，用于对光偏振合束后的信号进行模式耦合，并将模式耦合后的信号发送 到少模光纤中传进行传输； 接收端包括： 模式解耦合器，用于对所述少模光纤中传输的模式耦合信号进行解耦合； 光偏振分束器，用于对解稱合后的信号进行光偏振分束； 相干解调器，用于对光偏振分束后的信号进行相干解调； 信道均衡器，用于对相干解调后的信号进行信道均衡； 模式偏振时间译码器，用于对信道均衡后的信号进行模式偏振时间译码； 星座解调器，用于对模式偏振时间译码后的信号进行星座解调，得到星座解调后的比 特信号。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模式偏振时间编码器具体用于： 对星座调制后的信号进行分组，其中，每4T时间间隔内的信号81、82、83和 84分为一组， 所述Sl为第一信号周期内的信号，所述s2为第二信号周期内的信号，所述s3为第三信号周 期内的信号，所述s4为第四信号周期内的信号； 所述Sl、s2、s3和s4经过模式偏振时间编码后，成为一个信息矩阵S，
对于上述信息矩阵S，分别从两个模式的两个偏振共四个信道在八个时间周期进行发 射，在第一个信号周期中，模式LPlla的Px发射信号Sl，模式LPlla的Py发射信号s2，模式 LPllb的Qx发射信号s3，模式LPllb的Qy发射信号s4，在第二个信号周期T2中，模式LPlla的 Px，Py，模式LPllb的Qx，Qy依次发射上述矩阵S的第二列，同理，在第n个信号周期Tn中，模式 LPlla的卩!￡，？7，模式1^ 1113的0!￡，07依次发射上述矩阵3的第11列，11=(1，2,3,4,5,6,7,8) ; 其中，为Sl的共轭信号，LPlla和LPllb是光纤的两个空间模式，Px和Py是模式LPlla的两 个偏振态，Qx和Qy是模式LPllb的两个偏振态。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信道均衡器具体用于： 若相干解调后的信号为rt，t= 1，2, 3,4,分别表示第一个信号周期至第四个信号周 期T4相干解调后的信号，则对相干解调后的信号rt进行信道均衡包括：
其中，&表示信号rt经过信道均衡后的信号，ht表示信道状态估计系数，t= 1，2,3,4， ht#是ht的共轭，其中A表示从模式LPlla的Px偏振态发射到接收端的信道状态估计系数，h2表示从模式LPlla的Py偏振态发射到接收端的信道状态估计系数，h3表示从模式LPllb的 Qx偏振态发射到接收端的信道状态估计系数，h4表示从模式LPllb的Qy偏振态发射到接收 端的信道状态估计系数。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述模式偏振时间译码器具体用于： 对信道均衡后的信号t= 1，2,3,4,根据下面公式进行译码，若满足下式，则将尽译 码为Si:
其中，Si为模式LPlla的Px偏振、模式LPlla的Py偏振、模式LPllb的Qx偏振或模式LPllb 的Qy偏振发射的信号，i取值为1，2,3,4 ;sk是预设的阈值信号，i尹k。
10. 根据权利要求6?9任一所述的装置，其特征在于，所述星座调制器用于对比特信 号进行星座调制包括：对比特信号进行四相移键控QPSK、八相移键控8PSK、正交幅度调制 16QAM或正交幅度调制64QAM的星座调制。
【文档编号】H04B10/532GK104410456SQ201410432675
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】高冠军, 张 杰, 张楷, 赵永利, 杨辉 申请人:北京邮电大学