CN109218235A - 基于预均衡正交双二进制的光信号的传输方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于预均衡正交双二进制的光信号的传输方法及系统，涉及光传输网络领域。该方法包括以下步骤：发送端将QPSK信号进行QDB调制，得到QDB‑QPSK电信号，判断是否存在预均衡系数，若是，根据预均衡系数对QDB‑QPSK电信号进行预均衡处理后，得到预均衡信号，将预均衡信号转换为光信号；否则直接将QDB‑QPSK电信号转换为光信号；发送端将光信号发送至接收端，接收端将光信号转换为数字信号，对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数，将预均衡系数返回至发送端。本发明不仅所需带宽较小，而且显著延长了光信号的传输距离，进而有效地改善了光信号经过带宽受限信道的传输性能。

Description

基于预均衡正交双二进制的光信号的传输方法及系统
技术领域
本发明涉及光传输网络领域，具体涉及一种基于预均衡正交双二进制的光信号的传输方法及系统。
背景技术
随着PDM-QPSK(polarization division multiplexed quadrature phase shiftkeying，基于双偏振正交相移编码)的100Gb/s相干光传输系统在骨干网中的大规模应用，超100Gb/s的光传输技术方案也越来越受到重视。为了满足现有ITU-T(国际电信联盟标准)对光栅格带宽为50GHz的要求，28～32GBaud/s的16QAM调制(Quadrature AmplitudeModulation，正交振幅调制)，以所需带宽小成为了单波长200-Gb/s速率以上的光信号解决方案。
但是，阶数较高的16QAM(16阶)对OSNR(optical signal-to-noise ratio，光信噪比)的要求较高，且对光纤链路中非线性的敏感度高，进而限制了传输距离。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：如何在所需带宽较小的同时，延长光信号的传输距离。
为达到以上目的，本发明提供的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输方法，包括以下步骤：
S1：发送端将QPSK信号进行QDB调制，得到QDB-QPSK电信号，判断是否存在预均衡系数，若是，根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行预均衡处理后，得到预均衡信号，将预均衡信号转换为光信号，转到S2；否则直接将QDB-QPSK电信号转换为光信号，转到S2；
S2：发送端将光信号发送至接收端；接收端将光信号转换为数字信号后，当数字信号由QDB-QPSK电信号转换而来时，对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数，将预均衡系数返回至发送端。
在上述技术方案的基础上，S1中所述根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行预均衡处理，得到预均衡信号的流程包括：对QDB-QPSK电信号进行2倍上采样后，根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行卷积；对卷积后的信号进行2倍下采样后，得到预均衡信号。
在上述技术方案的基础上，S1中所述光信号的转换流程包括：将预均衡信号或QDB-QPSK电信号经过数模转换，形成模拟信号；将模拟信号和激光器发出的光源进行I/Q调制，形成光信号；S2中所述发送端将光信号发送至接收端的流程包括：将光信号和激光器发出的光源发送至接收端。
在上述技术方案的基础上，S2中所述对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数的流程包括：将数字信号和光源通过I/Q偏差校正，得到校正信号；对校正信号进行计算，得到预均衡系数。
在上述技术方案的基础上，S2中所述接收端将光信号转换为数字信号的流程包括：将光信号进行相干接收和示波变换后，形成数字信号。
本发明提供的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输系统，包括设置于发送端上的QBD调制器、预均衡处理模块和光信号发送模块；还包括设置于接收端上的光信号转换模块和数字信号处理模块；
QBD调制器用于：将QPSK信号进行QDB调制，得到QDB-QPSK电信号，将QDB-QPSK电信号发送至预均衡处理模块；
预均衡处理模块用于：判断是否存在预均衡系数，若是，根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行预均衡处理后，得到预均衡信号，将预均衡信号发送至光信号发送模块；否则将QDB-QPSK电信号发送至光信号发送模块；
光信号发送模块用于：将预均衡信号或QDB-QPSK电信号转化为光信号后，发送至接收端；
光信号转换模块用于：将光信号转换为数字信号后，发送至数字信号处理模块；
数字信号处理模块用于：当数字信号由QDB-QPSK电信号转换而来时，对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数，将预均衡系数返回至发送端。
在上述技术方案的基础上，所述预均衡处理模块根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行预均衡处理，得到预均衡信号的工作流程包括：对QDB-QPSK电信号进行2倍上采样后，根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行卷积；对卷积后的信号进行2倍下采样后，得到预均衡信号。
在上述技术方案的基础上，所述光信号发送模块包括数模转换模块和I/Q调制器；
数模转换模块用于：将预均衡信号或QDB-QPSK电信号经过数模转换，形成模拟信号并发送至I/Q调制器；
I/Q调制器用于：将模拟信号和激光器发出的光源进行I/Q调制，形成光信号，将光信号和激光器发出的光源发送至接收端。
在上述技术方案的基础上，所述数字信号处理模块对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数的工作流程包括：将数字信号和光源通过I/Q偏差校正，得到校正信号；对校正信号进行计算，得到预均衡系数。
在上述技术方案的基础上，所述光信号转换模块包括相干接收机和示波器；
相干接收机用于：将光信号进行相干接收后发送至示波器；
示波器用于：对相干接收后的光信号进行示波变换后，形成数字信号并发送至数字信号处理模块。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明采用QPSK信号来实现光信号的传输，QPSK信号的阶数较低(4阶)，对QPSK信号进行QDB调制，还会压缩QPSK信号的带宽。在此基础上，本发明在发送端首次向接收端发送光信号时，会对光信号进行信道均衡计算，进而使得发送端再次向接收端发送光信号时，能够通过信道均衡计算得到的预均衡系数，对光信号进行预均衡补偿，进而不仅进一步压缩了光信号的带宽，而且消除了QDB调制时压缩带宽带来的影响。
有鉴于此，本发明不仅所需带宽较小，而且阶数较低，对OSNR的要求较低、且对光纤链路中非线性的敏感度低，这会显著延长光信号的传输距离，进而有效地改善了光信号经过带宽受限信道的传输性能。
附图说明
图1为本发明实施例中的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输系统的流程框图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例中的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输方法，包括以下步骤：
S1：发送端将QPSK信号进行QDB(QuadratureDuo-binary，正交双二进制)调制，得到QDB-QPSK电信号，判断是否存在预均衡系数，若是，根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行预均衡处理后，得到预均衡信号，将预均衡信号转换为光信号，转到S2；否则直接将QDB-QPSK电信号转换为光信号，转到S2；
S2：发送端将光信号发送至接收端；接收端将光信号转换为数字信号后，若数字信号中由预均衡信号转换而来，则对数字信号进行数字信号处理；若数字信号中由QDB-QPSK电信号转换而来，则对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数，将预均衡系数返回至发送端。
由此可知，本发明采用QPSK信号来实现光信号的传输，QPSK信号的阶数较低(4阶)，对QPSK信号进行QDB调制，还会压缩QPSK信号的带宽。在此基础上，本发明在发送端首次向接收端发送光信号时，会对光信号进行信道均衡计算，进而使得发送端再次向接收端发送光信号时，能够通过信道均衡计算得到的预均衡系数，对光信号进行预均衡补偿，进而不仅进一步压缩了光信号的带宽，而且消除了QDB调制时压缩带宽带来的影响。
有鉴于此，本发明不仅所需带宽较小，而且阶数较低，对OSNR的要求较低、且对光纤链路中非线性的敏感度低，这会显著延长光信号的传输距离，进而有效地改善了光信号经过带宽受限信道的传输性能。
下面通过四个实施例对本发明进行具体说明。
实施例一：
参见图1所示，S1中根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行预均衡处理，得到预均衡信号的流程包括：对QDB-QPSK电信号进行2倍上采样后，根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行卷积；对卷积后的信号进行2倍下采样后，得到预均衡信号，预均衡信号包括I(In-phase，同相)分量和Q(Quadrature，正交)分量。
实施例二：
参见图1所示，S1中光信号的转换流程包括：将预均衡信号或QDB-QPSK电信号经过数模转换，形成模拟信号；将模拟信号和激光器发出的光源进行I/Q(In-phase/Quadrature，同相/正交)调制，形成光信号；S2中发送端将光信号发送至接收端的流程包括：将光信号和激光器发出的光源发送至接收端。
实施例三：
在实施例二的基础上，参见图1所示，S2中对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数的流程包括：将数字信号和光源通过I/Q偏差校正，得到校正信号；通过CMMA算法(Constant Multi-Modulus Algorithm，恒定多模算法)对校正信号进行计算，得到预均衡系数，本实施例中的预均衡系数为N阶FIR(Finite Impulse Response，有限长单位冲激响应)滤波器系数，N一般为13，N的选取方式为现有技术。
实施例四：
参见图2所示，S2中接收端将光信号转换为数字信号的流程包括：将光信号进行相干接收和示波变换后，形成数字信号。
本实施例中的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输系统，系统包括设置于发送端上的QBD调制器、预均衡处理模块和光信号发送模块；还包括设置于接收端上的光信号转换模块和数字信号处理模块。
QBD调制器用于：将QPSK信号进行QDB调制，得到QDB-QPSK电信号，将QDB-QPSK电信号发送至预均衡处理模块。
预均衡处理模块用于：判断是否存在预均衡系数，若是，根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行预均衡处理后，得到预均衡信号，将预均衡信号发送至光信号发送模块；否则将QDB-QPSK电信号发送至光信号发送模块。
预均衡处理模块根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行预均衡处理，得到预均衡信号的工作流程包括：对QDB-QPSK电信号进行2倍上采样后，根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行卷积；对卷积后的信号进行2倍下采样后，得到预均衡信号。
光信号发送模块用于：将预均衡信号或QDB-QPSK电信号转化为光信号后，发送至接收端；
所述光信号发送模块包括数模转换模块和I/Q调制器；
数模转换模块用于：将预均衡信号或QDB-QPSK电信号经过数模转换，形成模拟信号并发送至I/Q调制器；
I/Q调制器用于：将模拟信号和激光器发出的光源进行I/Q调制，形成光信号，将光信号和激光器发出的光源发送至接收端。
光信号转换模块用于：将光信号转换为数字信号后，发送至数字信号处理模块；
光信号转换模块包括相干接收机和示波器；
相干接收机用于：将光信号进行相干接收后发送至示波器；
示波器用于：对相干接收后的光信号进行示波变换后，形成数字信号并发送至数字信号处理模块。
数字信号处理模块用于：若数字信号中由预均衡信号转换而来，则对数字信号进行数字信号处理；若数字信号中由QDB-QPSK电信号转换而来，则对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数，将预均衡系数返回至发送端。
数字信号处理模块对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数的工作流程包括：将数字信号和光源通过I/Q偏差校正，得到校正信号；对校正信号进行计算，得到预均衡系数。
需要说明的是：本发明实施例提供的系统在进行模块间通信时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
进一步，本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于预均衡正交双二进制的光信号的传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：发送端将QPSK信号进行QDB调制，得到QDB-QPSK电信号，判断是否存在预均衡系数，若是，根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行预均衡处理后，得到预均衡信号，将预均衡信号转换为光信号，转到S2；否则直接将QDB-QPSK电信号转换为光信号，转到S2；
S2：发送端将光信号发送至接收端；接收端将光信号转换为数字信号后，当数字信号由QDB-QPSK电信号转换而来时，对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数，将预均衡系数返回至发送端。
2.如权利要求1所述的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输方法，其特征在于：S1中所述根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行预均衡处理，得到预均衡信号的流程包括：对QDB-QPSK电信号进行2倍上采样后，根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行卷积；对卷积后的信号进行2倍下采样后，得到预均衡信号。
3.如权利要求1所述的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输方法，其特征在于：S1中所述光信号的转换流程包括：将预均衡信号或QDB-QPSK电信号经过数模转换，形成模拟信号；将模拟信号和激光器发出的光源进行I/Q调制，形成光信号；S2中所述发送端将光信号发送至接收端的流程包括：将光信号和激光器发出的光源发送至接收端。
4.如权利要求3所述的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输方法，其特征在于：S2中所述对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数的流程包括：将数字信号和光源通过I/Q偏差校正，得到校正信号；对校正信号进行计算，得到预均衡系数。
5.如权利要求1至4任一项所述的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输方法，其特征在于：S2中所述接收端将光信号转换为数字信号的流程包括：将光信号进行相干接收和示波变换后，形成数字信号。
6.一种基于预均衡正交双二进制的光信号的传输系统，其特征在于：该系统包括设置于发送端上的QBD调制器、预均衡处理模块和光信号发送模块；还包括设置于接收端上的光信号转换模块和数字信号处理模块；
QBD调制器用于：将QPSK信号进行QDB调制，得到QDB-QPSK电信号，将QDB-QPSK电信号发送至预均衡处理模块；
预均衡处理模块用于：判断是否存在预均衡系数，若是，根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行预均衡处理后，得到预均衡信号，将预均衡信号发送至光信号发送模块；否则将QDB-QPSK电信号发送至光信号发送模块；
光信号发送模块用于：将预均衡信号或QDB-QPSK电信号转化为光信号后，发送至接收端；
光信号转换模块用于：将光信号转换为数字信号后，发送至数字信号处理模块；
数字信号处理模块用于：当数字信号由QDB-QPSK电信号转换而来时，对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数，将预均衡系数返回至发送端。
7.如权利要求6所述的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输系统，其特征在于：所述预均衡处理模块根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行预均衡处理，得到预均衡信号的工作流程包括：对QDB-QPSK电信号进行2倍上采样后，根据预均衡系数对QDB-QPSK电信号进行卷积；对卷积后的信号进行2倍下采样后，得到预均衡信号。
8.如权利要求6所述的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输系统，其特征在于：所述光信号发送模块包括数模转换模块和I/Q调制器；
数模转换模块用于：将预均衡信号或QDB-QPSK电信号经过数模转换，形成模拟信号并发送至I/Q调制器；
I/Q调制器用于：将模拟信号和激光器发出的光源进行I/Q调制，形成光信号，将光信号和激光器发出的光源发送至接收端。
9.如权利要求8所述的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输系统，其特征在于：所述数字信号处理模块对数字信号进行信道均衡计算后，得到预均衡系数的工作流程包括：将数字信号和光源通过I/Q偏差校正，得到校正信号；对校正信号进行计算，得到预均衡系数。
10.如权利要求6至9任一项所述的基于预均衡正交双二进制的光信号的传输系统，其特征在于：所述光信号转换模块包括相干接收机和示波器；
相干接收机用于：将光信号进行相干接收后发送至示波器；
示波器用于：对相干接收后的光信号进行示波变换后，形成数字信号并发送至数字信号处理模块。
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