光域信号均衡设备及其方法与流程

本技术涉及光通信，尤其涉及一种光域信号均衡设备及其方法。

背景技术：

1、近年来，诸如物联网、增强虚拟现实、云计算、云存储和其他软件服务等新应用推动了全球ip数据流量的增长，从而，对光通信领域提出了更高速率更低时延的应用需求。

2、针对这种高速低时延的光通信系统，如果采用传统的数字信号处理技术来补偿信号损伤，会带来较高的时延而不能满足当前实时应用的需求。针对这个问题，光域均衡技术应运而生，但当前研究者们提出的光域均衡技术只能补偿信号的线性损伤，仍需要结合数字信号处理来补偿信号的非线性损伤，并不能从根本上解决数字信号处理带来的时延问题。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种光域信号均衡设备及其方法，既能补偿光信号的线性损伤又能补偿非线性损伤。

2、本技术的一个方面提供一种光域信号均衡设备。所述光域信号均衡设备包括分光延迟模块、非线性调制模块、光合束模块、光探测模块和电学控制模块，其中，所述分光延迟模块用于将输入光信号分成若干个彼此之间存在延迟的光信号并输入到所述非线性调制模块中；所述非线性调制模块包括一阶调制模块及二阶调制模块，所述一阶调制模块和所述二阶调制模块分别用于对若干个所述光信号进行强度调制；所述光合束模块用于将经所述一阶调制模块和所述二阶调制模块调制后的光信号进行分组；所述光探测模块用于将分组后的光信号转换为对应的电信号；及所述电学控制模块用于基于所述电信号进行判决及误码率计算以调整所述一阶调制模块和所述二阶调制模块在均衡算法中的强度调制系数。

3、进一步地，所述光合束模块包括第一光合束器和第二光合束器，在所述均衡算法中强度调制系数为正的光信号被分为一组输入到所述第一光合束器，由所述第一光合束器合束为一路正调制系数光信号；在所述均衡算法中强度调制系数为负的光信号被分为一组输入到所述第二光合束器，由所述第二光合束器合束为一路负调制系数光信号。

4、进一步地，所述光探测模块包括第一光电探测器和第二光电探测器，所述第一光电探测器用于探测由所述第一光合束器输入的正调制系数光信号以生成第一光电流；所述第二光电探测器用于探测由所述第二光合束器输入的负调制系数光信号以生成第二光电流，其中，所述电学控制模块用于基于所述第一光电流和所述第二光电流相减后的差值来进行判决及误码率计算。

5、进一步地，所述第一光电探测器的阳极与所述第二光电探测器的阴极连接在一起，所述第一光电探测器的阴极连接到第一电压源，所述第二光电探测器的阳极连接到第二电压源，所述第一电压源的电压高于所述第二电压源的电压，其中，所述电学控制模块连接在所述第一光电探测器的阳极与第二光电探测器的阴极之间，用于接收所述第一光电流与所述第二光电流相减后的差值电信号。

6、进一步地，所述电学控制模块包括模数转换器、数模转换器与中控芯片，所述模数转换器用于将所述差值电信号转换为数字信号；所述中控芯片用于基于所述数字信号来进行判决及误码率计算以获得所述一阶调制模块和所述二阶调制模块的权重系数，并将包含有所述权重系数的数字信号输送到所述数模转换器；所述数模转换器用于将所述权重系数的数字信号转换为模拟信号，并分别输送到所述非线性调制模块中的所述一阶调制模块和所述二阶调制模块中，以作为所述一阶调制模块和所述二阶调制模块在所述均衡算法中的强度调制系数。

7、进一步地，所述分光延迟模块包括第一光分束器及光延迟器，所述第一光分束器用于将所述输入光信号分为功率相等的m份子信号；所述光延迟器用于使所述m份子信号彼此之间产生延迟。

8、进一步地，所述光延迟器包括m-1个，其中，m-1个所述光延迟器分别对对应的m-1份子信号产生不同的信号延迟。

9、进一步地，所述m份子信号彼此之间产生相等的时延，并且，所述时延等于所述输入光信号的符号周期或者所述输入光信号的符号周期的倍数。

10、进一步地，所述一阶调制模块包括m个第二光分束器及m个第一光调制器，m个所述第二光分束器分别用于对应接收彼此之间存在延迟的所述m份子信号，每一个所述第二光分束器都用于将对应的一份子信号再分为m+2份，以共计得到m×(m+2)份子信号，m个所述第一光调制器分别用于对应接收所述m份子信号的所述m+2份中的其中一份并对其进行强度调制，所述一阶调制模块的强度调制系数包括m个所述第一光调制器抽头的一阶权重系数；其中，剩下的m×(m+1)份未经调制的子信号被输入到所述二阶调制模块中。

11、进一步地，所述二阶调制模块包括m×(m+1)/2个光混频器及m×(m+1)/2个第二光调制器，m×(m+1)/2个所述光混频器分别用于将所述第二光分束器输入的m×(m+1)个子信号进行两两混频，生成m×(m+1)/2个混频后的子信号并分别输入至m×(m+1)/2个所述第二光调制器；m×(m+1)/2个所述第二光调制器分别用于对m×(m+1)/2个所述混频后的子信号进行对应的强度调制，所述二阶调制模块的强度调制系数包括m×(m+1)/2个所述第二光调制器抽头的二阶权重系数。

12、本技术的另一个方面提供一种光域信号均衡方法。所述光域信号均衡方法包括：通过分光延迟模块将输入光信号分成若干个彼此之间存在延迟的光信号；通过非线性调制模块中的一阶调制模块和二阶调制模块分别对若干个所述光信号进行强度调制；通过光合束模块将所述一阶调制模块和所述二阶调制模块调制后的光信号进行分组；通过所述光探测模块将分组后的光信号转换为对应的电信号；及基于所述电信号由电学控制模块进行判决及误码率计算以调整所述一阶调制模块和所述二阶调制模块在均衡算法中的强度调制系数。

13、进一步地，所述分光延迟模块包括第一光分束器及m-1个光延迟器，所述通过分光延迟模块将输入光信号分成若干个彼此之间存在延迟的光信号包括：通过所述第一光分束器将所述输入光信号分为功率相等的m份子信号；及通过m-1个所述光延迟器来分别对对应的m-1份子信号产生不同的信号延迟以使得所述m份子信号彼此之间存在延迟。

14、进一步地，所述m份子信号彼此之间产生相等的时延，并且，所述时延等于所述输入光信号的符号周期或者所述输入光信号的符号周期的倍数。

15、进一步地，所述一阶调制模块包括m个第二光分束器及m个第一光调制器，所述通过非线性调制模块中的一阶调制模块和二阶调制模块分别对若干个所述光信号进行强度调制包括：将所述m份子信号的所述m+2份中的其中一份对应输入到m个所述第一光调制器中，由m个所述第一光调制器分别对其进行强度调制，其中，所述一阶调制模块的强度调制系数包括m个所述第一光调制器抽头的一阶权重系数；及将剩下的m×(m+1)份未经调制的子信号输入到所述二阶调制模块中，由所述二阶调制模块分别对其进行强度调制。

16、进一步地，所述二阶调制模块包括m×(m+1)/2个光混频器及m×(m+1)/2个第二光调制器，所述通过非线性调制模块中的一阶调制模块和二阶调制模块分别对若干个所述光信号进行强度调制还包括：通过m个所述第二光分束器对应将所述m份子信号中的每一份再分为m+2份；通过m×(m+1)/2个所述光混频器分别将所述第二光分束器输入的m×(m+1)个子信号进行两两混频，生成m×(m+1)/2个混频后的子信号并分别输入至所述m×(m+1)/2个第二光调制器；由m×(m+1)/2个所述第二光调制器分别对m×(m+1)/2个所述混频后的子信号进行对应的强度调制，所述二阶调制模块的强度调制系数包括m×(m+1)/2个所述第二光调制器抽头的二阶权重系数。

17、进一步地，所述光合束模块包括第一光合束器和第二光合束器，所述通过光合束模块将所述一阶调制模块和所述二阶调制模块调制后的光信号进行分组包括：将在所述均衡算法中强度调制系数为正的光信号分为一组输入到所述第一光合束器，由所述第一光合束器合束为一路正调制系数光信号；将在所述均衡算法中强度调制系数为负的光信号分为一组输入到所述第二光合束器，由所述第二光合束器合束为一路负调制系数光信号。

18、进一步地，所述光探测模块包括第一光电探测器和第二光电探测器，所述通过所述光探测模块将分组后的光信号转换为对应的电信号包括：通过所述第一光电探测器探测由所述第一光合束器输入的正调制系数光信号以生成第一光电流；及通过所述第二光电探测器探测由所述第二光合束器输入的负调制系数光信号以生成第二光电流，其中，基于所述第一光电流和所述第二光电流相减后的差值来进行判决及误码率计算。

19、进一步地，所述基于所述电信号由电学控制模块进行判决及误码率计算以调整所述一阶调制模块和所述二阶调制模块在均衡算法中的强度调制系数包括：将所述第一光电流和所述第二光电流相减后的差值电信号转换为数字信号；基于所述数字信号来进行判决及误码率计算以获得所述一阶调制模块和所述二阶调制模块的权重系数；将包含有所述权重系数的数字信号转换为模拟信号，并分别输送到所述非线性调制模块中的所述一阶调制模块和所述二阶调制模块中，以作为所述一阶调制模块和所述二阶调制模块在所述均衡算法中的强度调制系数。

20、本技术的光域信号均衡设备及其方法至少具备以下的有益技术效果：

21、（1）本技术可以在光域直接补偿掉光通信系统中的线性损伤与非线性损伤，不需要额外的数字信号处理模块，省去了接收端的数字信号处理过程，大大降低了信号处理时延，能够满足当前越来越多的实时应用需求。

22、（2）本技术可以由其中的电学控制模块更新均衡权重，可以满足不同需求的光通信系统，具有极高的灵活性，可以适配多种应用场景。