CN105635023A - 用于信号间拍频干扰抑制的信号传输方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输方法、设备及系统，方案包括：信号发射设备生成两偏振态的无保护间隔的光单边带OFDM信号，并通过光纤传输给信号接收设备，信号接收设备在对两偏振态信号进行一系列处理以及拍频干扰抑制运算后，得到去除拍频干扰的有用信号。应用本发明可以有效抑制偏振复用直接检测OFDM系统中信号间拍频干扰，实现无保护间隔条件下的信号的有效传输和接收。

Description

用于信号间拍频干扰抑制的信号传输方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别涉及用于信号间拍频干扰抑制的信号传输方法、设备及系统。

背景技术

随着信息技术的不断发展，为了满足互联网流量迅速增长的客观现实，数据网必须相应的提供更高质量的路由性能。然而在这样客观现实下，传统的传输设备需要占用大量的资源才能满足客户需求。而利用光通信就解决了运营商所面临的问题，可以向用户提供更高质量的服务。然而在利用光通信时，要考虑色散和偏振模色散的问题，而研究证明直接探测正交频分复用(DirectDetectionOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，DD-OFDM)技术对色散和偏振模色散的容忍度较高。随着对传输速率100Gb/s的需求日益增强,直接探测正交频分复用技术成为未来高速长距离光通信系统的核心技术。为了进一步提高DD-OFDM系统的传输容量，偏振复用(PolarizationMultiplexing，PM)技术被引入以提高数据传输速率。

现有技术中，光载波通过调制器生成两个不同频率的光载波，并通过光滤波器分开，继续后续的光纤传输步骤。在发送端增加额外的电域射频上变换用来在光载波和正交频分复用信号之间增加保护间隔，使得信号间拍频干扰的频谱与正交频分复用射频信号的频谱成分不重叠，在光纤传输的直接探测过程中产生的信号间拍频干扰(signal-signalbeatinterference，SSBI)落在保护间隔上，在接收端增加额外的电域射频下变换的器件，用来将直接探测后的射频正交频分复用信号转移到基带上，然后经过低通滤波器滤除干扰，减除信号间拍频干扰。这种方法由于在光载波和正交频分复用信号之间增加保护间隔，降低了传输过程中的频谱效率，增加了接收端的光电探测器的响应带宽。

发明内容

本发明提供了一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输方法、设备及系统，可以实现无保护间隔条件下的两偏振态的光单边带OFDM信号的有效传输和接收。具体方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输方法，其中，信号发射设备通过光纤与信号接收设备连接，所述方法包括步骤：

信号发射设备生成无保护间隔的两偏振态的光单边带正交频分复用OFDM信号，并通过光纤传输给信号接收设备；

信号接收设备对所述两偏振态的光单边带OFDM信号进行功率均分处理、偏振分束、光电转换、低通滤波以及模数转换，得到两路各自含两偏振态的OFDM数字信号；

信号接收设备对所述两路各自含两偏振态的OFDM数字信号分别依次进行循环前缀移除处理、串并变换处理和快速傅里叶变换处理，获得携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号；

信号接收设备选择所述携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号中偏振旋转角度较小的一路含两偏振态的OFDM数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算，

其中，所述拍频干扰抑制运算的过程包括：

信号接收设备对第一符号进行一次迭代处理得到拍频干扰，其中，所述迭代处理包括：一次偏振解复用处理、一次硬判决处理、一次根据光纤的偏振串扰特性及直接检测的拍频特性进行拍频干扰的重构处理，在所述拍频干扰抑制运算中进行的本次迭代处理次数为1时，第一符号为数据符号，在所述拍频干扰抑制运算中进行的本次迭代处理次数大于1时，第一符号为上次迭代处理后得到的有用信号；

信号接收设备用本次迭代处理针对的第一符号减除本次迭代处理后得到的拍频干扰，得到本次迭代处理后得到的有用信号，返回执行信号接收设备对第一符号进行一次迭代处理得到拍频干扰的步骤，直至本次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比与上次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比的差值在预设差值范围内。

较佳的，所述信号发射设备生成无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号，并通过光纤传输给信号接收设备，包括：

所述信号发射设备根据所要传输的第一串行正交振幅调制信号和第二串行正交振幅调制信号，进行串并转换处理、添加训练符号处理、分别添加不同的射频子载波、添零处理、快速傅里叶变换处理、添加循环前缀处理和并串转换处理，生成X偏振态的基带OFDM信号及Y偏振态的基带OFDM信号；产生连续的光载波，将所述光载波分为两路同频率的偏振正交的光载波，所述偏振正交包括X偏振态和Y偏振态；

将所述X偏振态的基带OFDM信号对一路同频率的X偏振态的光载波进行调制，获得无保护间隔的光上边带OFDM信号；将所述Y偏振态的基带正交频分复用信号对另一路同频率的Y偏振态的光载波进行调制，获得无保护间隔的光下边带OFDM信号；

对所述无保护间隔的光上边带OFDM信号和所述无保护间隔的光下边带OFDM信号进行偏振合束处理，合并为无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号；

通过所述光纤将所述两偏振态的光单边带OFDM信号传输到所述信号接收设备。

较佳的，所述分别添加不同的射频子载波，包括：

所述信号发射设备对所要传输的第一串行正交振幅调制信号添加X偏振态的射频子载波处理；

所述信号发射设备对所要传输的第二串行正交振幅调制信号添加Y偏振态的射频子载波处理，所述X偏振态和Y偏振态的射频子载波的频率关于OFDM信号中心频率对称。

较佳的，所述信号接收设备对所述两偏振态的光单边带OFDM信号进行功率均分处理、偏振分束、光电转换、低通滤波以及模数转换，得到两路各自含两偏振态的OFDM数字信号，包括：

将接收到的所述两偏振态的光单边带OFDM信号平均分成功率相等的两路两偏振态的光单边带OFDM信号，将其中一路两偏振态的光单边带OFDM信号的偏振态主轴旋转45°；

将一路偏振态主轴旋转45°的两偏振态的光单边带OFDM信号进行偏振分束处理，获得第一X偏振态OFDM光信号和第一Y偏振态OFDM光信号；将另一路两偏振态的光单边带OFDM信号进行偏振分束处理，获得第二X偏振态OFDM光信号和第二Y偏振态OFDM光信号；

将所述获得的第一X偏振态OFDM光信号和第一Y偏振态OFDM光信号、第二X偏振态OFDM光信号和第二Y偏振态OFDM光信号分别进行光电转换处理，分别获得第一X偏振态OFDM电信号、第一Y偏振态OFDM电信号、第二X偏振态OFDM电信号、第二Y偏振态OFDM电信号；

将所述获得的第一X偏振态OFDM电信号和第一Y偏振态OFDM电信号经过低通滤波处理和模数转换后，得到第一X偏振态OFDM数字信号和第一Y偏振态OFDM数字信号，为一路含两偏振态的OFDM数字信号，将所述获得的第二X偏振态OFDM电信号和第二Y偏振态OFDM电信号经过低通滤波处理和模数转换后，得到第二X偏振态OFDM数字信号和第二Y偏振态OFDM数字信号，为另一路含两偏振态的OFDM数字信号。

较佳的，所述两路各自含两偏振态的OFDM数字信号还分别携带训练符号，其中，数据符号和训练符号接收时在时序上是分开的；

所述信号接收设备选择所述携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号中偏振旋转角度较小的一路含两偏振态的OFDM数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算，包括：

所述信号接收设备获得所述信号发射设备针对串行正交振幅调制信号添加的训练符号；

将所述接收的训练符号分别与所述添加的训练符号进行对比，得到信道传递函数；

根据所述信道传递函数，得到体现偏振串扰特性的光纤信道传递函数；

根据所述光纤信道传递函数，得到偏振旋转角度；

对所述偏振旋转角度较小的一路两偏振态数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算。

较佳的，所述光纤信道传递函数为：

$H\left(k\right)=\left[\begin{array}{cc}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}\left(k\right)}& a_{{\mathrm{YX}}^{\′}\left(k\right)}\\ a_{{\mathrm{XY}}^{\′}\left(k\right)}& a_{{\mathrm{YY}}^{\′}\left(k\right)}\end{array}\right]$

其中，a_XX′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从X偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，a_YX′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从Y偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，a_XY′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从X偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数，a_YY′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从Y偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数；

所述偏振旋转角度的计算过程，包括：

根据公式

alpha＝arctan(m)或alpha＝arccot(n)

计算偏振旋转角度，其中，alpha为偏振旋转角度；

在表达式为alpha＝arctan(m)时，m＝|a_XY′(k)|/|a_YY′(k)|；

在表达式为alpha＝arccot(n)时，n＝|a_XX′(k)|/|a_XY′(k)|。

较佳的，所述一次偏振解复用处理，包括：

所述信号接收设备将所述信道传递函数的逆矩阵乘以所述第一符号。

较佳的，所述一次根据光纤的偏振串扰特性及直接检测的拍频特性进行拍频干扰的重构处理，包括：

将硬判决后的第一符号乘以所述光纤信道传递函数，再根据直接检测的拍频特性模拟直接检测过程，进行拍频干扰的重构，得到拍频干扰。

另一方面，本发明实施例还提供了一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输设备，其中，信号发射设备通过光纤与信号接收设备连接，所述信号传输设备包括：信号生成模块、第一信号处理模块、第二信号处理模块、信号选择模块和拍频干扰抑制模块；

所述信号生成模块：用于生成无保护间隔的两偏振态的光单边带正交频分复用OFDM信号，并通过光纤传输给所述第一信号处理模块；

所述第一信号处理模块：用于对所述两偏振态的光单边带OFDM信号进行功率均分处理、偏振分束、光电转换、低通滤波以及模数转换，得到两路各自含两偏振态的OFDM数字信号；

所述第二信号处理模块：用于对所述两路各自含两偏振态的OFDM数字信号分别依次进行串并变换处理、循环前缀移除处理和快速傅里叶变换处理，获得携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号；

所述信号选择模块：用于选择所述携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号中偏振旋转角度较小的一路含两偏振态的OFDM数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算；

所述拍频干扰抑制模块包括：干扰重构子模块和有用信号获得子模块，

所述干扰重构子模块：用于对第一符号进行一次迭代处理得到拍频干扰，其中，所述迭代处理包括：一次偏振解复用处理、一次硬判决处理、一次根据光纤的偏振串扰特性及直接检测的拍频特性进行拍频干扰的重构处理，在本次拍频干扰抑制运算中进行的迭代处理次数为1时，第一符号为数据符号，在本次拍频干扰抑制运算中进行的迭代处理次数大于1时，第一符号为上次迭代处理后得到的有用信号；

所述有用信号获得子模块：用于用所述干扰重构子模块本次迭代处理针对的第一符号减去本次迭代处理后得到的拍频干扰，得到本次迭代处理后得到的有用信号，触发所述干扰重构子模块，直至本次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比与上次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比的差值在预设差值范围内。

另外，本发明实施例还提供了一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输系统，所述信号传输系统包括：信号发射设备以及用于信号间拍频干扰抑制的信号接收设备，所述信号发射设备通过光纤与所述信号接收设备连接，所述信号发射设备生成无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号，并通过所述光纤传输给信号接收设备。

本方案中，信号发射设备生成无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号，并通过光纤传输给信号接收设备；信号接收设备对该两偏振态的光单边带OFDM信号进行功率均分处理、偏振分束、光电转换、低通滤波、模数转换、循环前缀移除处理、串并变换处理和快速傅里叶变换处理，得到携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号，对其中偏振旋转角度较小的一路含两偏振态的OFDM数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算，得到去除拍频干扰的有用信号。可以实现无保护间隔条件下的偏振复用光正交频分复用信号的有效传输和接收，减小了响应带宽，以提高频谱的利用率。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输方法的流程示意图；

图2为本发明提供的一种用于信号间拍频干扰抑制的信号发射设备的结构示意图；

图3为本发明提供的一种用于信号间拍频干扰抑制的信号接收设备的结构示意图；

图4为本发明提供的一种用于信号间拍频干扰抑制的算法的流程示意图；

图5为本发明提供的一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输设备的结构示意图；

图6为本发明提供了一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输系统的结构示意图；

图7为本发明提供了一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输系统的另一结构示意图；

图8为本发明提供的应用仿真图；

图9(a)和图9(b)为本发明提供的另一应用仿真图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过具体实施例，对本发明进行详细说明。

本发明提供的一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输方法，可以应用于偏振复用直接检测OFDM系统中。

如图1所示，本发明提供的一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输方法，其中，信号发射设备通过光纤与信号接收设备连接，可以包括如下步骤：

S101：信号发射设备生成无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号，并通过光纤传输给信号接收设备；

具体的，步骤S101可以包括：步骤S1011～步骤S1012，

S1011：该信号发射设备根据所要传输的第一串行正交振幅调制信号和第二串行正交振幅调制信号，进行串并转换处理、添加训练符号处理、分别添加不同的射频子载波、添零处理、快速傅里叶变换处理、添加循环前缀处理和并串转换处理，生成X偏振态的基带OFDM信号及Y偏振态的基带OFDM信号；产生连续的光载波，将该光载波分为两路同频率的偏振正交的光载波，该偏振正交包括X偏振态和Y偏振态；

S1012：将该X偏振态的基带OFDM信号对一路同频率的X偏振态的光载波进行调制，获得无保护间隔的光上边带OFDM信号；将该Y偏振态的基带OFDM信号对另一路同频率的Y偏振态的光载波进行调制，获得无保护间隔的光下边带OFDM信号；

S1013：对该无保护间隔的光上边带OFDM信号和该无保护间隔的光下边带OFDM信号进行偏振合束处理，合并为无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号；

S1014：通过该光纤将该两偏振态的光单边带OFDM信号传输到该信号接收设备。

具体的，所述分别添加不同的射频子载波，可以包括：

该信号发射设备对所要传输的第一串行正交振幅调制信号添加X偏振态的射频子载波处理；

该信号发射设备对所要传输的第二串行正交振幅调制信号添加Y偏振态的射频子载波处理，该X偏振态和Y偏振态的射频子载波的频率关于OFDM信号中心频率对称。

S102：信号接收设备对该两偏振态的光单边带OFDM信号进行功率均分处理、偏振分束、光电转换、低通滤波以及模数转换，得到两路各自含两偏振态的OFDM数字信号；

具体的，步骤S102，可以包括：步骤S1021～步骤S1024，

S1021：将接收到的该两偏振态的光单边带OFDM信号平均分成功率相等的两路两偏振态的光单边带OFDM信号，将其中一路两偏振态的光单边带OFDM信号的偏振态主轴旋转45°；

S1022：将一路偏振态主轴旋转45°的两偏振态的光单边带OFDM信号进行偏振分束处理，获得第一X偏振态OFDM光信号和第一Y偏振态OFDM光信号；将另一路两偏振态的光单边带OFDM信号进行偏振分束处理，获得第二X偏振态OFDM光信号和第二Y偏振态OFDM光信号；

S1023：将该获得的第一X偏振态OFDM光信号和第一Y偏振态OFDM光信号、第二X偏振态OFDM光信号和第二Y偏振态OFDM光信号分别进行光电转换处理，分别获得第一X偏振态OFDM电信号、第一Y偏振态OFDM电信号、第二X偏振态OFDM电信号、第二Y偏振态OFDM电信号；

S1024：将该获得的第一X偏振态OFDM电信号和第一Y偏振态OFDM电信号经过低通滤波处理和模数转换后，得到第一X偏振态OFDM数字信号和第一Y偏振态OFDM数字信号，将该获得的第二X偏振态OFDM电信号和第二Y偏振态OFDM电信号经过低通滤波处理和模数转换后，得到第二X偏振态OFDM数字信号和第二Y偏振态OFDM数字信号。

S103：信号接收设备对该两路各自含两偏振态的OFDM数字信号分别依次进行串并变换处理、循环前缀移除处理和快速傅里叶变换处理，获得携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号；

S104：信号接收设备选择该携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号中偏振旋转角度较小的一路含两偏振态的OFDM数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算。

其中，该拍频干扰抑制运算的过程可以包括：

信号接收设备对第一符号进行一次迭代处理得到拍频干扰，其中，该迭代处理包括：一次偏振解复用处理、一次硬判决处理、一次根据光纤的偏振串扰特性及直接检测的拍频特性进行拍频干扰的重构处理，在该拍频干扰抑制运算中进行的本次迭代处理次数为1时，第一符号为数据符号，在该拍频干扰抑制运算中进行的本次迭代处理次数大于1时，第一符号为上次迭代处理后得到的有用信号；

信号接收设备用本次迭代处理针对的第一符号减除本次迭代处理后得到的拍频干扰，得到本次迭代处理后得到的有用信号，返回执行信号接收设备对第一符号进行一次迭代处理得到拍频干扰的步骤，直至本次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比与上次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比的差值在预设差值范围内。

当然，在理想状态下，该最终获得有用信号经过本发明中的处理步骤后，即为所要传输的串行正交振幅调制信号，但在现实情况中，该最终获得有用信号难免会出现一些误码的情况，但根据现有技术这些误码可以被识别并进行修复。

具体的，该两路各自含两偏振态的OFDM数字信号还分别携带训练符号，其中，数据符号和训练符号接收时在时序上是分开的；

步骤S104可以包括：步骤S1041～步骤S1045，

S1041：该信号接收设备获得该信号发射设备针对串行正交振幅调制信号添加的训练符号；

S1042：将该接收的训练符号分别与该添加的训练符号进行对比，得到信道传递函数；

S1043：根据该信道传递函数，得到体现偏振串扰特性的光纤信道传递函数；

S1044：根据该光纤信道传递函数，得到偏振旋转角度；

S1045：对该偏振旋转角度较小的一路含两偏振态的OFDM数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算。

具体的，所述光纤信道传递函数可以为:

$H\left(k\right)=\left[\begin{array}{cc}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}\left(k\right)}& a_{{\mathrm{YX}}^{\′}\left(k\right)}\\ a_{{\mathrm{XY}}^{\′}\left(k\right)}& a_{{\mathrm{YY}}^{\′}\left(k\right)}\end{array}\right]$

其中，a_XX′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从X偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，a_YX′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从Y偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，a_XY′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从X偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数，a_YY′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从Y偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数；

所述偏振旋转角度的计算过程，可以包括：

根据公式

alpha＝arctan(m)或alpha＝arccot(n)

计算偏振旋转角度，其中，alpha为偏振旋转角度；

在表达式为alpha＝arctan(m)时，m＝|a_XY′(k)|/|a_YY′(k)|；

在表达式为alpha＝arccot(n)时，n＝|a_XX′(k)|/|a_XY′(k)|。

具体的，所述一次偏振解复用处理，可以包括：

该信号接收设备将该信道传递函数的逆矩阵乘以该第一符号。

具体的，所述一次根据光纤的偏振串扰特性及直接检测的拍频特性进行拍频干扰的重构处理，可以包括：

将硬判决后的第一符号乘以该光纤信道传递函数，再根据直接检测的拍频特性模拟直接检测过程，进行拍频干扰的重构，得到拍频干扰。

应用本发明，信号发射设备生成无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号，并通过光纤传输给信号接收设备；信号接收设备对该无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号进行一系列处理后，进行一次拍频干扰抑制运算，得到去除拍频干扰的有用信号。可以实现无保护间隔条件下的偏振复用光OFDM信号的有效传输和接收，同时，无保护间隔，进而减小了信号接收设备的响应带宽，达到了提高频谱的利用率的效果。

本发明实施例提供了一种关于信号发射设备的实施例，具体如下：

如图2所示，针对步骤S101所述的该信号发射设备可以包括：第一OFDM发射机2011、第二OFDM发射机2012、半导体激光器202、第一偏振分束器203、第一光调制器2041、第二光调制器2042和偏振合束器205，

本发明中，在信号的发送、传输和接收过程中，考虑了光纤色散、偏振串扰、光电探测器的平方率特性对信号的影响，会产生噪声，整个过程中产生的噪声为高斯白噪声。

具体的，针对步骤S1011，第一OFDM发射机2011对所要传输的第一串行正交振幅调制信号，进行串并转换处理、添加X偏振态的射频子载波处理、添零处理、添加训练符号处理、添加循环前缀处理、并串转换处理和快速傅里叶逆变换处理，生成X偏振态的基带OFDM信号，其中快速傅里叶逆变换与快速傅里叶变换过程相逆；第二OFDM发射机2012对所要传输的第二串行正交振幅调制信号进行串并转换处理、添加Y偏振态的射频子载波处理、添零处理、添加训练符号处理、添加循环前缀处理、并串转换处理和快速傅里叶逆变换处理，生成Y偏振态的基带OFDM信号；

其中，本发明中根据OFDM技术原理，构造两个OFDM发射机，分别设置串并转换、有效子载波数和射频频率、训练符号、循环前缀长度、并串转换和快速傅里叶逆变换(IFFT)规模，生成带宽为12.6GHz的OFDM信号，其中该OFDM技术原理为现有技术，这里不再进行赘述；该串行正交振幅调制信号为串行16-正交振幅调制信号，FFT的步长为256，有效子载波数为122，经过各处理后，得到规模为122*100的第一OFDM发射机信号矩阵TSignal-X和第二OFDM发射机信号矩阵TSignal-Y。其中，快速傅里叶变换与快速傅里叶逆变换的过程是相逆的。

然后在经过串并转换处理后的第一OFDM发射机的信号矩阵TSignal-X和第二OFDM发射机的信号矩阵TSignal-Y的首部分别添加训练符号。训练符号生成过程如下：根据现有的多输入多输出(MIMO)信道估计方法，每个训练符号需要四个OFDM信号符号，即生成122*4的训练符号矩阵，训练符号从第一列到第四列分别为：TxTrain-X-A、TxTrain-Y-A、TxTrain-X-B和TxTrain-Y-B，其中TxTrain-X-A和TxTrain-X-B为X偏振方向的训练符号，当传送X偏振态上的训练符号时，不传送Y偏振态上的训练符号；同理，TxTrain-Y-A和TxTrain-Y-B为Y偏振方向的训练符号，当传送Y偏振态上的训练符号时，不传送X偏振态上的训练符号。为了提高训练的准确性，根据现有技术，选择训练符号的长度为25组，共100个OFDM信号符号，并且采用奇偶交错方式，使训练符号不受信号间拍频干扰的影响，训练后生成的两个偏振态的训练符号分别为TxTrain-X和TxTrain-Y。在第一OFDM发射机的信号的首部添加TxTrain-X，在第二OFDM发射机的信号的首部添加TxTrain-Y。

对含有训练符号的并行信号做添加不同的射频子载波处理、添零处理和快速傅里叶逆变换处理，其中，本发明中对于第一OFDM发射机2011中，构造256*200的零矩阵A₁，A₁第2至62行和196至256行加载该要传输的信号，65行添加射频子载波，其余添零，然后做快速傅里叶逆变换处理；同理对于第二OFDM发射机2012中，构造256*200的零矩阵A₂，A₂第2至62行和196至256行加载所要传输的信号，193行添加射频子载波，其余添零，然后做快速傅里叶逆变换处理。射频子载波的功率与OFDM信号功率的比值为载波信号功率比(CSPR)，根据现有技术，可以通过控制射频子载波的幅度控制载波信号功率比。

在经过上述处理的并行信号中分别添加循环前缀，其中，该设置的循环前缀的长度为快速傅里叶逆变换的步长的1/16，给该经过上述处理的并行信号添加循环前缀后得到272*200的矩阵。然后再分别进行并串转换处理，生成X偏振态的基带OFDM信号和Y偏振态的基带OFDM信号。

针对步骤S1011，半导体激光器202产生的连续的波长为1550nm(频率为193.1THz)的光载波；输入第一偏振分束器203中分为两路同频率的偏振正交的光载波，其中偏振正交包括X偏振态和Y偏振态，分别输入第一光调制器2041和第二光调制器2042。

针对步骤S1012，第一光调制器2041：将X偏振态的基带OFDM信号对一路同频率的X偏振态的光载波进行调制，获得无保护间隔的光上边带OFDM信号；第二光调制器2042：将Y偏振态的基带OFDM信号对另一路同频率的Y偏振态的光载波进行调制，获得无保护间隔的光下边带OFDM信号。其中，两个光调制器的配置相同，均偏置在零偏置点处，该零偏置点包括：当光调制器的驱动电压在Vpi时，根据现有技术中的光场随驱动电压的变化曲线，输出光场直流分量为0。

针对步骤S1013，偏振合束器205对该无保护间隔的光上边带OFDM信号和该无保护间隔的光下边带OFDM信号进行偏振合束处理，合并为无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号。

针对步骤S1014，通过单模光纤传输至信号接收设备，其中，本发明中，选取60km的G652(B₁)单模光纤，光纤色散为16ps/(km*nm)，偏振模色散为

本发明实施例提供了一种关于信号接收设备的实施例，具体如下：

如图3所示，针对步骤S102～步骤S104所述的该信号接收设备可以包括：功率分束器301、偏振控制器302、第二偏振分束器3031、第三偏振分束器3032、第一光电探测器3041、第二光电探测器3042、第三光电探测器3043、第四光电探测器3044、第一OFDM接收机3051、第二OFDM接收机3052、第三OFDM接收机3053、第四OFDM接收机3054和干扰抑制设备306，

具体的，针对步骤S1021，功率分束器301将两偏振态的光单边带OFDM信号平均分成功率相等的两路偏振复用光OFDM信号，其中，一路两偏振态的光单边带OFDM信号输入第二偏振分束器3031，一路两偏振态的光单边带OFDM信号输入该偏振控制器302将其偏振态主轴旋转45°，输入第三偏振分束器3032；

针对步骤S1022，第二偏振分束器3031将一路两偏振态的光单边带OFDM信号进行偏振分束处理，获得第二X偏振态OFDM光信号和第二Y偏振态OFDM光信号；第三偏振分束器3032将一路偏振态主轴旋转45°的两偏振态的光单边带OFDM信号进行偏振分束处理，获得第一X偏振态OFDM光信号和第一Y偏振态OFDM光信号。

针对步骤S1023，第一光电探测器3041对所获得的第一X偏振态OFDM光信号进行直接探测处理，获得第一X偏振态OFDM电信号，输入第一OFDM接收机3051，第二光电探测器3042对获得的第一Y偏振态OFDM光信号进行直接探测处理，获得第一Y偏振态OFDM电信号，输入第二OFDM接收机3052，第三光电探测器3043对该获得的第二X偏振态OFDM光信号进行直接探测处理，获得第二X偏振态OFDM电信号，输入第三OFDM接收机3053，第四光电探测器3044对获得的第二Y偏振态OFDM光信号进行直接探测处理，获得第二Y偏振态OFDM电信号，输入第四OFDM接收机3054；其中，所有的光电探测器的带宽都设置为12.6GHz。

针对步骤S1024，第一OFDM接收机3051和第二OFDM接收机3052分别将获得的第一X偏振态OFDM电信号和第一Y偏振态OFDM电信号经过低通滤波处理和模数转换后，得到第一X偏振态OFDM数字信号和第一Y偏振态OFDM数字信号，为一路含两偏振态的OFDM数字信号；第三OFDM接收机4053和第四OFDM接收机4054分别将获得的第二X偏振态OFDM电信号和第二Y偏振态OFDM电信号经过低通滤波处理和模数转换后，得到第二X偏振态OFDM数字信号和第二Y偏振态OFDM数字信号，为另一路含两偏振态的OFDM数字信号。

针对步骤S103：对该两路各自含两偏振态的OFDM数字信号进行常规的数字信号处理，可以包括：串并转换处理、循环前缀移除处理和快速傅里叶变换处理，本发明中，将该第一X偏振态OFDM数字信号和第一Y偏振态OFDM数字信号分别进行串并转换，得到并行信号，从并行信号里移除等于快速傅里叶逆变换步长的1/16的长度的循环前缀，得到两个256*200的矩阵B₁和B₂，其中第一X偏振态OFDM数字信号经过上述处理，组成256*200的矩阵B₁，第一Y偏振态OFDM数字信号经过上述处理，组成256*200的矩阵B₂。对并行信号进行快速傅里叶变换，RxSignal-X′和RxSignal-Y′，理想状态下RxSignal-X′等于TxSignal-X、RxSignal-Y′等于TxSignal-Y，实际情况中，RxSignal-X′和RxSignal-Y′可能存在误码；得到携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号，其中该两路各自含两偏振态的OFDM数字信号还携带训练符号。

以下为进入干扰抑制设备306进行拍频干扰抑制运算之前的准备工作：

针对步骤S1041～步骤S1042，将该得到的训练符号与预先接收的信号发射设备所添加的训练符号进行对比：

第一步训练阶段：从上述信号中提取训练符号RxTrain,，用该训练符号RxTrain除以信号发射设备的训练符号TxTrain,得到4*4的信道传递函数矩阵h(k)，即h(k)＝RxTrain/TxTrain，该上述信号中提取训练符号RxTrain由RxTrain-X和RxTrain-Y得到，该信号发射设备的训练符号TxTrain由TxTrain-X和TxTrain-Y组成；

从该得到的训练符号与预先接收的信号发射设备所添加的训练符号进行对比的结果中，选择出该偏振旋转角度较小的一路含两偏振态的OFDM数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算；

需要说明的是，该信号接收设备获得该信号发射设备针对串行正交振幅调制信号添加的训练符号，将该信号接收设备接收的训练符号除以该添加的训练符号，可以将该得到的比值结果确定为信道传递函数。

在实际应用中，该信道传递函数可以为：

$h\left(k\right)=\left[\begin{array}{cccc}{c}_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}\left(k\right)}& c_{{\mathrm{YX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}\left(k\right)}& c_{{\mathrm{YX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}(-k)}& c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}(-k)}\\ c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}\left(k\right)}& c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}\left(k\right)}& c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}(-k)}& c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}(-k)}\\ c_{{\mathrm{YX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}\left(k\right)}& c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}\left(k\right)}& c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}(-k)}& c_{{\mathrm{YX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}(-k)}\\ c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}\left(k\right)}& c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}\left(k\right)}& c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}(-k)}& c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}(-k)}\end{array}\right]$

其中，a_XX′(k)表示基带OFDM信号第k个子载波上调制信号从X偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，a_YX′(k)表示基带OFDM信号第k个子载波上调制信号从Y偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，a_XX′(-k)表示基带OFDM信号第-k个子载波上调制信号从X偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，a_YX′(-k)表示基带OFDM信号第-k个子载波上调制信号从Y偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，a_XY′(k)表示基带OFDM信号第k个子载波上调制信号从X偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数，a_YY′(k)表示基带OFDM信号第k个子载波上调制信号从Y偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数，a_XY′(-k)表示基带OFDM信号第-k个子载波上调制信号从X偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数，a_YY′(-k)表示基带OFDM信号第-k个子载波上调制信号从Y偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数，c_XX′表示光载波从X偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，c_YX′表示光载波从Y偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，c_XY′表示光载波从X偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数，c_YY′表示光载波从Y偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数，其中，第k个子载波的频率和第-k个子载波的频率关于OFDM信号中心频率对称，该基带OFDM信号在与子载波进行调制时，偏振态的主轴旋转的角度为设定角度；

其中，以下为从信道传递函数中获取光纤信道传递函数的过程：信道传递函数描述了光纤信道的偏振串扰和色散，以及直接探测过程中由于光载波和数据子载波的位置关系造成的子载波间信号串扰，具体表现为：

$\left[\begin{array}{c}{S}_{X^{\′},k}\\ S_{Y^{\′},k}\\ S_{X^{\′},-k}\\ S_{Y^{\′},-k}\end{array}\right]=h\left(k\right)*\left[\begin{array}{c}{S}_{X,k}\\ S_{Y,k}\\ S_{X,-k}\\ S_{Y,-k}\end{array}\right]$

在训练阶段，发端在时间上依次发送训练符号TxTrain-X-A、TxTrain-Y-A、TxTrain-X-B、、TxTrain-Y-B，分别对应上式中的S_X,k，S_Y,k，S_X,-k，S_Y,-k，

根据收到的相应4个频率位置的子载波上的数据，可依次得到第一列、第二列、第三列、第四列的系数。其中，a_XX′(k)表示OFDM信号某个子载波上的调制信号从输入X偏振态旋转到输出X′偏振态过程对应的系数，c_XX′(k)表示光载波从输入X偏振态旋转到输出X′偏振态过程对应的系数，其他系数的定义与之类似，第k个子载波和第-k个子载波关于OFDM中心频率对称。

从4*4的信道传递函数矩阵H中提取2*2的光纤信道传递函数，在信道传递函数中，每个系数都包含：光载波的偏振串扰和色散，以及OFDM某个子载波的偏振串扰和色散；光载波和OFDM信号均符合相同的偏振串扰规律，如下式所示：

|a_XX′|＝|c_XX′|＝|a_YY′|＝|c_YY′|

|a_XY′|＝|c_XY′|＝|a_YX′|＝|c_YX′|

在提取2*2光纤信道传递函数时，首先得到幅度信息。根据光纤信道传递函数与信道传递函数的系数的对应关系，光纤信道传递函数的幅度系数可通过下式求得：

$H\left(k\right)=\left[\begin{array}{cc}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}\left(k\right)}& a_{{\mathrm{YX}}^{\′}\left(k\right)}\\ a_{{\mathrm{XY}}^{\′}\left(k\right)}& a_{{\mathrm{YY}}^{\′}\left(k\right)}\end{array}\right]$

$\left|a_{{\mathrm{XX}}^{\′}}\right|=\left|a_{{\mathrm{YY}}^{\′}}\right|=\sqrt{\frac{1}{4}\left(\right|c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}\left(k\right)}|+|c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}\left(k\right)}|+|c_{{\mathrm{XX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}(-k)}|+|c_{{\mathrm{YY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YY}}^{\′}(-k)}\left|\right)}$

$\left|a_{{\mathrm{XY}}^{\′}}\right|=\left|a_{{\mathrm{YX}}^{\′}}\right|=\sqrt{\frac{1}{4}\left(\right|c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}\left(k\right)}|+|c_{{\mathrm{YX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}\left(k\right)}|+|c_{{\mathrm{YX}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{YX}}^{\′}(-k)}|+|c_{{\mathrm{XY}}^{\′}}{a}_{{\mathrm{XY}}^{\′}(-k)}\left|\right)}$

然后，通过计算OFDM信号中各个子载波的色散量作为光纤信道传递函数的相位信息，色散导致的每个子载波的相位偏移可通过下式求得：

${\mathrm{\θ}}_k=e^{\frac{1}{2}{\mathrm{j\β}}_{2}L{\left(2\mathrm{\π}k\mathrm{\Δ}f\right)}^2}$

其中，θ_k为色散导致的第k个子载波的相位偏移，β₂为色散系数，L为光纤长度，Δf为子载波间隔，最终得到的光纤信道传递函数如下式所示：

$H\left(k\right)=\left[\begin{array}{cc}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}\left(k\right)}& a_{{\mathrm{YX}}^{\′}\left(k\right)}\\ a_{{\mathrm{XY}}^{\′}\left(k\right)}& a_{{\mathrm{YY}}^{\′}\left(k\right)}\end{array}\right]$

其中，a_XX′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从X偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，a_YX′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从Y偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，a_XY′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从X偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数，a_YY′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从Y偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数。

根据该光纤信道传递函数确定该携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号中偏振旋转角度较小的一路，进入干扰抑制设备306，进行拍频干扰抑制运算，如图4所示：

S3061：判断该次迭代处理是否为第一次，若为，执行步骤S3062，若不为，执行步骤S3065；

S3062：用该信道传递函数矩阵的逆矩阵乘以本次迭代处理针对的第一符号，并进行硬判决处理，得到正交振幅调制信号；其中，为第一次迭代时，该第一符号为数据符号，不为第一次迭代时，该第一符号为上次迭代处理得到的有用信号；

举例而言，该数据符号可以为上述得到的信号矩阵B₁和B₂的第2至62以及196至256行。

S3063：该正交振幅调制信号乘以该体现偏振串扰特性的光纤信道传递函数，再根据直接检测的拍频特性模拟直接检测过程，进行拍频干扰的重构，得到拍频干扰；

S3064：从该第一符号中减除本次迭代处理后得到的该拍频干扰，得到本次迭代处理后得到的有用信号；

S3065：判断本次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比与上次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比的差值是否在预设差值范围内，若在，输出本次迭代处理后得到的有用信号，若不在，返回步骤S3062。

其中，拍频干扰的重构可以利用如下公式：

其中，X′_p为信号接收设备光电探测之前X′偏振态上的第p个子载波，Y′_p为信号接收设备光电探测之前Y′偏振态上的第q个子载波，Ω为子载波间隔，和θ分别为某个子载波的初始相位和色散量。

相应于上述方法实施例，如图5所示，本发明实施例还提供了一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输设备，其中，信号发射设备通过光纤与信号接收设备连接，该信号传输设备可以包括：信号生成模块501、第一信号处理模块502、第二信号处理模块503、信号选择模块504和拍频干扰抑制模块505；

该信号生成模块501：用于生成无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号，并通过光纤传输给该第一信号处理模块502；

该第一信号处理模块502：用于对该两偏振态的光单边带OFDM信号进行功率均分处理、偏振分束、光电转换以及模数转换，得到两路各自含两偏振态的OFDM数字信号；

该第二信号处理模块503：用于对该两路各自含两偏振态的OFDM数字信号分别依次进行循环前缀移除处理、串并变换处理和快速傅里叶变换处理，获得携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号；

该信号选择模块504：用于选择该携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号中偏振旋转角度较小的一路各自含两偏振态的OFDM数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算；

该拍频干扰抑制模块505可以包括：干扰重构子模块5051和有用信号获得子模块5052，

该干扰重构子模块5051：用于对第一符号进行一次迭代处理得到拍频干扰，其中，该迭代处理包括：一次偏振解复用处理、一次硬判决处理、一次根据光纤的偏振串扰特性及直接检测的拍频特性进行拍频干扰的重构处理，在本次拍频干扰抑制运算中进行的迭代处理次数为1时，第一符号为数据符号，在本次拍频干扰抑制运算中进行的迭代处理次数大于1时，第一符号为上次迭代处理后得到的有用信号；

该有用信号获得子模块5052：用于用该干扰重构子模块5051本次迭代处理针对的第一符号减去本次迭代处理后得到的拍频干扰，得到本次迭代处理后得到的有用信号，触发该干扰重构子模块5051，直至本次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比与上次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比的差值在预设差值范围内。

应用本发明，信号发射设备可以生成无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号，并通过光纤传输给信号接收设备；信号接收设备对该无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号进行一系列处理后，进行一次拍频干扰抑制运算，得到去除拍频干扰的有用信号。可以实现无保护间隔条件下的偏振复用光正交频分复用信号的有效传输和接收，同时，无保护间隔，进而减小了响应带宽，达到了提高频谱的利用率的目的。

如图6所示，本发明还提供了一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输系统，该信号传输系统可以包括：信号发射设备601、增加了拍频干扰抑制算法的信号接收设备602及光纤603，该信号发射设备601通过光纤603与该信号接收设备602连接，该信号发射设备601生成无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号，并通过该光纤603传输给信号接收设备602。

在实际应用中，本发明所提供的一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输系统，还可以如图7所示，由图2所示的信号发射设备、图3所示的信号接收设备以及光纤603组成。

另外，本发明还提供了应用信号间拍频干扰抑制算法的仿真图，以及与无应用信号间拍频干扰抑制算法的比较的仿真图，具体如下，

图8为无保护间隔的系统在有信号间拍频干扰抑制算法和无信号间拍频干扰抑制算法时，在各自最优载波信号功率比(CSPR)时的OFDM接收机灵敏度。采用信号间拍频干扰抑制算法的系统或设备的OFDM接收机灵敏度相对于未采用信号间拍频干扰抑制算法的系统或设备的OFDM接收机灵敏度大约改进了5.4dB。可见通过对系统或设备中采用信号间拍频干扰抑制算法可显著增加无保护间隔PM-DD-OFDM-PON系统的功率预算。

图9(a)为系统在不同偏振旋转角度时，采用信号间拍频干扰抑制算法前后的各个子载波的信噪比，其中，A-1和A-2是偏振旋转角度为0°时偏振解复用前后各子载波的信噪比；B-1和B-2是偏振旋转角度为22.5°时偏振解复用前后各子载波的信噪比；C-1和C-2是偏振旋转角度为45°时偏振解复用前后各子载波的信噪比。

图9(b)为系统在不同偏振旋转角度时，采用信号间拍频干扰抑制算法前后的各个子载波的信噪比对应的信噪比的提升量，以及采用信号间拍频干扰抑制算法前后的接收信号的星座图。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输方法，其特征在于，信号发射设备通过光纤与信号接收设备连接，所述方法包括步骤：

信号发射设备生成无保护间隔的两偏振态的光单边带正交频分复用OFDM信号，并通过光纤传输给信号接收设备；

信号接收设备对所述两偏振态的光单边带OFDM信号进行功率均分处理、偏振分束、光电转换、低通滤波以及模数转换，得到两路各自含两偏振态的OFDM数字信号；

信号接收设备对所述两路各自含两偏振态的OFDM数字信号分别依次进行循环前缀移除处理、串并变换处理和快速傅里叶变换处理，获得携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号；

信号接收设备选择所述携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号中偏振旋转角度较小的一路含两偏振态的OFDM数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算，

其中，所述拍频干扰抑制运算的过程包括：

信号接收设备对第一符号进行一次迭代处理得到拍频干扰，其中，所述迭代处理包括：一次偏振解复用处理、一次硬判决处理、一次根据光纤的偏振串扰特性及直接检测的拍频特性进行拍频干扰的重构处理，在所述拍频干扰抑制运算中进行的本次迭代处理次数为1时，第一符号为数据符号，在所述拍频干扰抑制运算中进行的本次迭代处理次数大于1时，第一符号为上次迭代处理后得到的有用信号；

信号接收设备用本次迭代处理针对的第一符号减除本次迭代处理后得到的拍频干扰，得到本次迭代处理后得到的有用信号，返回执行信号接收设备对第一符号进行一次迭代处理得到拍频干扰的步骤，直至本次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比与上次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比的差值在预设差值范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号发射设备生成无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号，并通过光纤传输给信号接收设备，包括：

所述信号发射设备根据所要传输的第一串行正交振幅调制信号和第二串行正交振幅调制信号，进行串并转换处理、添加训练符号处理、分别添加不同的射频子载波、添零处理、快速傅里叶变换处理、添加循环前缀处理和并串转换处理，生成X偏振态的基带OFDM信号及Y偏振态的基带OFDM信号；产生连续的光载波，将所述光载波分为两路同频率的偏振正交的光载波，所述偏振正交包括X偏振态和Y偏振态；

将所述X偏振态的基带OFDM信号对一路同频率的X偏振态的光载波进行调制，获得无保护间隔的光上边带OFDM信号；将所述Y偏振态的基带正交频分复用信号对另一路同频率的Y偏振态的光载波进行调制，获得无保护间隔的光下边带OFDM信号；

对所述无保护间隔的光上边带OFDM信号和所述无保护间隔的光下边带OFDM信号进行偏振合束处理，合并为无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号；

通过所述光纤将所述两偏振态的光单边带OFDM信号传输到所述信号接收设备。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别添加不同的射频子载波，包括：

所述信号发射设备对所要传输的第一串行正交振幅调制信号添加X偏振态的射频子载波处理；

所述信号发射设备对所要传输的第二串行正交振幅调制信号添加Y偏振态的射频子载波处理，所述X偏振态和Y偏振态的射频子载波的频率关于OFDM信号中心频率对称。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号接收设备对所述两偏振态的光单边带OFDM信号进行功率均分处理、偏振分束、光电转换、低通滤波以及模数转换，得到两路各自含两偏振态的OFDM数字信号，包括：

将接收到的所述两偏振态的光单边带OFDM信号平均分成功率相等的两路两偏振态的光单边带OFDM信号，将其中一路两偏振态的光单边带OFDM信号的偏振态主轴旋转45°；

将一路偏振态主轴旋转45°的两偏振态的光单边带OFDM信号进行偏振分束处理，获得第一X偏振态OFDM光信号和第一Y偏振态OFDM光信号；将另一路两偏振态的光单边带OFDM信号进行偏振分束处理，获得第二X偏振态OFDM光信号和第二Y偏振态OFDM光信号；

将所述获得的第一X偏振态OFDM光信号和第一Y偏振态OFDM光信号、第二X偏振态OFDM光信号和第二Y偏振态OFDM光信号分别进行光电转换处理，分别获得第一X偏振态OFDM电信号、第一Y偏振态OFDM电信号、第二X偏振态OFDM电信号、第二Y偏振态OFDM电信号；

将所述获得的第一X偏振态OFDM电信号和第一Y偏振态OFDM电信号经过低通滤波处理和模数转换后，得到第一X偏振态OFDM数字信号和第一Y偏振态OFDM数字信号，为一路含两偏振态的OFDM数字信号，将所述获得的第二X偏振态OFDM电信号和第二Y偏振态OFDM电信号经过低通滤波处理和模数转换后，得到第二X偏振态OFDM数字信号和第二Y偏振态OFDM数字信号，为另一路含两偏振态的OFDM数字信号。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述两路各自含两偏振态的OFDM数字信号还分别携带训练符号，其中，数据符号和训练符号接收时在时序上是分开的；

所述信号接收设备选择所述携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号中偏振旋转角度较小的一路含两偏振态的OFDM数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算，包括：

所述信号接收设备获得所述信号发射设备针对串行正交振幅调制信号添加的训练符号；

将所述接收的训练符号分别与所述添加的训练符号进行对比，得到信道传递函数；

根据所述信道传递函数，得到体现偏振串扰特性的光纤信道传递函数；

根据所述光纤信道传递函数，得到偏振旋转角度；

对所述偏振旋转角度较小的一路两偏振态数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述光纤信道传递函数为：

$H\left(k\right)=\left[\begin{array}{cc}{a}_{{\mathrm{XX}}^{\′}\left(k\right)}& a_{{\mathrm{YX}}^{\′}\left(k\right)}\\ a_{{\mathrm{XY}}^{\′}\left(k\right)}& a_{{\mathrm{YY}}^{\′}\left(k\right)}\end{array}\right]$

其中，a_XX′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从X偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，a_YX′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从Y偏振态旋转到X′偏振态过程对应的系数，a_XY′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从X偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数，a_YY′(k)表示光单边带OFDM信号的第k个子载波上的信号从Y偏振态旋转到Y′偏振态过程对应的系数；

所述偏振旋转角度的计算过程，包括：

根据公式

alpha＝arctan(m)或alpha＝arccot(n)

计算偏振旋转角度，其中，alpha为偏振旋转角度；

在表达式为alpha＝arctan(m)时，m＝|a_XY′(k)|/|a_YY′(k)|；

在表达式为alpha＝arccot(n)时，n＝|a_XX′(k)|/|a_XY′(k)|。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一次偏振解复用处理，包括：

所述信号接收设备将所述信道传递函数的逆矩阵乘以所述第一符号。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一次根据光纤的偏振串扰特性及直接检测的拍频特性进行拍频干扰的重构处理，包括：

将硬判决后的第一符号乘以所述光纤信道传递函数，再根据直接检测的拍频特性模拟直接检测过程，进行拍频干扰的重构，得到拍频干扰。

9.一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输设备，其特征在于，信号发射设备通过光纤与信号接收设备连接，所述信号传输设备包括：信号生成模块、第一信号处理模块、第二信号处理模块、信号选择模块和拍频干扰抑制模块；

所述信号生成模块：用于生成无保护间隔的两偏振态的光单边带正交频分复用OFDM信号，并通过光纤传输给所述第一信号处理模块；

所述第一信号处理模块：用于对所述两偏振态的光单边带OFDM信号进行功率均分处理、偏振分束、光电转换、低通滤波以及模数转换，得到两路各自含两偏振态的OFDM数字信号；

所述第二信号处理模块：用于对所述两路各自含两偏振态的OFDM数字信号分别依次进行串并变换处理、循环前缀移除处理和快速傅里叶变换处理，获得携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号；

所述信号选择模块：用于选择所述携带有数据符号的两路各自含两偏振态的OFDM数字信号中偏振旋转角度较小的一路含两偏振态的OFDM数字信号的数据符号进行一次拍频干扰抑制运算；

所述拍频干扰抑制模块包括：干扰重构子模块和有用信号获得子模块，

所述干扰重构子模块：用于对第一符号进行一次迭代处理得到拍频干扰，其中，所述迭代处理包括：一次偏振解复用处理、一次硬判决处理、一次根据光纤的偏振串扰特性及直接检测的拍频特性进行拍频干扰的重构处理，在本次拍频干扰抑制运算中进行的迭代处理次数为1时，第一符号为数据符号，在本次拍频干扰抑制运算中进行的迭代处理次数大于1时，第一符号为上次迭代处理后得到的有用信号；

所述有用信号获得子模块：用于用所述干扰重构子模块本次迭代处理针对的第一符号减去本次迭代处理后得到的拍频干扰，得到本次迭代处理后得到的有用信号，触发所述干扰重构子模块，直至本次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比与上次迭代处理后得到的有用信号进行偏振解复用后求得的信噪比的差值在预设差值范围内。

10.一种用于信号间拍频干扰抑制的信号传输系统，其特征在于，所述信号传输系统包括：信号发射设备以及权利要求9所述的信号接收设备，所述信号发射设备通过光纤与所述信号接收设备连接，所述信号发射设备生成无保护间隔的两偏振态的光单边带OFDM信号，并通过所述光纤传输给信号接收设备。