基于超奈奎斯特系统的光调制方法及其相应的解调方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高速光纤通信领域的数字调制领域，涉及一种基于超奈奎斯特系统的 光调制方法及其相应的解调方法，具体地指一种结合I类部分响应脉冲成形技术和双偏振 16QAM(DP-16QAM)的光调制方法及其相应的解调方法。
【背景技术】
[0002] 在波分复用(WDM)系统中，信道密度与光纤传输系统容量直接相关，因此减小WDM 系统的信道间隔成为提高传输容量的有效方法。奈奎斯特WDM系统是将奈奎斯特脉冲成形 技术融入到双偏振态M进制正交振幅(QAM)调制中，产生信道间隔等于奈奎斯特带宽的传输 信号，从而使信道间隔缩小至码元速率值。在此基础上，超奈奎斯特WDM系统的概念应运而 生，用以描述信道间隔降至码元速率值以下的WDM系统。
[0003] 在超奈奎斯特WDM系统中，如果仍然将奈奎斯特脉冲成形技术融入到在双偏振态M 进制QAM调制中，产生信道间隔小于奈码元速率值的传输信号，信道间的各种载波信号之间 的相互干扰(ICI)异常严重。尽管采用基于数字滤波器的多码元检测算法，可以在一定程度 上减小ICI的影响，但其对数字滤波器窗口的稳定性要求很高，否则系统性能会显著恶化； 另一方面，为了解决ICI所带来的严重影响，如何尽可能压缩调制后每个信道的信号带宽显 得十分重要，相对于码元速率值来说，信号带宽越小，效果越佳。
[0004] 通过将I类部分响应脉冲成形技术脉冲成形技术和更高阶的QAM调制的合理有效 的结合，能有效压缩调制后信号带宽，从而减小WDM系统的信道间隔，获得更高的频谱利用 率，最终实现超奈奎斯特系统的信号传输。到目前为止，结合I类部分响应脉冲成形技术和 双偏振16QAM(DP-16QAM)的光调制方法及其相应的解调方法尚未见报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是要克服上述【背景技术】存在的不足，提供一种基于超奈奎斯特系 统的光调制方法及其相应的解调方法，具体地讲，提供一种结合I类部分响应脉冲成形技术 和双偏振16QAM(DP-16QAM)的光调制方法及其相应的解调方法，同时减小WDM系统的信道间 隔和调制后的信号带宽，获得更高的频谱利用率，实现超奈奎斯特系统的信号传输。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种基于超奈奎斯特系统的光调制 方法，所述光调制方法结合了I类部分响应脉冲成形技术和双偏振16QAM(DP-16QAM)，具体 步骤如下：
[0007] (1)将两个偏振态的同向I和正交Q支路的二级制数据分别转化为四进制数据；
[0008] (2)将上述步骤(1)转化得到的四进制数据经过I类部分响应脉冲成形滤波器滤波 产生双四进制基带信号；
[0009] (3)将上述步骤(2)得到的同向I和正交Q支路的双四进制基带信号经过IQ正交调 制器调制，获得已调信号；
[0010] (4)将两个偏振态的已调信号经过偏振合光后得到所述调制方式的双偏振复用后 信号。
[0011] 在上述技术方案中，所述步骤(1)中，第η个码元的四进制数据为：
[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分别为同向1和正交〇支路第211和第211+1个比特。
[0015]在上述技术方案中，所述步骤(2)中，四进制数据经过I类部分响应脉冲成形滤波 器滤波产生双四进制基带信号，具体如下：
[0018] 其中，t为时间，TS为一个四进制码元时间，g(t)为I类部分响应成形脉冲，为无限
[0019] 在上述技术方案中，所述步骤(3)中，同向I和正交Q支路的双四进制基带信号经过 IQ正交调制器调制，获得的已调信号为：
[0020] E(t) = Ai(t)cos(23Tfct)+AQ(t)sin(23Tfct)
[0021] 其中，fc为光载波。
[0022] 在上述技术方案中，所述I类部分响应脉冲成形滤波器采用FIR滤波器实现，FIR滤 波器的单位冲击响应为有限长，因此所述g(t)需截短Sg s(t)，具体为：
[0023] 当t < T时，gs(t) = g(t);
[0024] 当 t>T 时，gs(t)=0;
[0025] 其中，t为截断长度。
[0026] 上述基于超奈奎斯特系统光调制的解调方法，将基于维特比算法的最大似然序列 检测方法运用于双偏振复用后信号的相干解调中，具体步骤如下：
[0027] (1)接收信号依次经过光电转换前端和LPF滤波得到两个偏振态的同向I和正交Q 支路基带电信号；
[0028] (2)将上述步骤（1)中得到的同向I和正交Q支路基带电信号完成检测前的数字信 号(DSP)处理，随后进行VA-based MLSD检测。利用前后码元的相关性得到网格图，基于网格 图利用维特比算法，寻找到最大似然路径，完成检测。
[0029] 本发明中，将双二进制脉冲成形技术融入双偏振态正交相移键控调制(DP-QPSK) 中，可压缩调制后信号带宽，获得更高的频谱利用率，最终实现超奈奎斯特系统的信号传 输。本方法可以看成是I类部分响应脉冲成形技术与DP-QPSK调制的结合，虽然，该方法违反 了奈奎斯特准则，进而带来码间干扰(ISI)，但由于I类部分响应脉冲的特殊性，使得产生的 ISI具有规律，最终可被完全消除。
[0030] 本发明的有益效果：
[0031] (1)本发明的结合I类部分响应脉冲成形技术和双偏振16QAM的光调制方法能切实 有效的将信道间隔缩小至码元速率值以下，不同于DP-16QAM，可以实现在超奈奎斯特波分 复用(Super-Ny qu i s t-WDM)系统中的传输。
[0032] (2)本发明的结合I类部分响应脉冲成形技术和双偏振16QAM的光调制方法是在 DP-16QAM调制前将I、Q支路的四进制数据信号进行I类部分响应脉冲成形滤波，引入有规 律、可处理的码间干扰（ISI)，压缩已调信号的频谱带宽，因此使该调制方式的频谱利用率 相对于16QAM提高了接近1倍。
[0033] (3)本发明的结合I类部分响应脉冲成形技术和双偏振16QAM的光调制的解调方法 在进行VA-based MLSD检测时所采用的网格图是利用前后码元的相关性得到的，所述网格 图结构特殊，检测效果显著，能高效出色地完成接收信号的解调工作。
【附图说明】
[0034] 图1为本发明结合I类部分响应脉冲成形技术和双偏振16QAM光调制方式的实现原 理图；
[0035] 图2为本发明结合I类部分响应脉冲成形技术和双偏振16QAM光调制的解调方案； [0036]图3为本发明结合I类部分响应脉冲成形