CN115314120B - Cadd系统中缓解eepn和p2a噪声的方法及装置 - Google Patents

Cadd系统中缓解eepn和p2a噪声的方法及装置 Download PDF

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CN115314120B CN202210929173.6A CN202210929173A CN115314120B CN 115314120 B CN115314120 B CN 115314120B CN 202210929173 A CN202210929173 A CN 202210929173A CN 115314120 B CN115314120 B CN 115314120B
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Abstract

本发明提供了一种CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的方法及装置，属于短距离光纤通信技术领域，该方法包括：在发射端生成受到激光器相位噪声影响的16‑QAM光信号；经过光纤传输后，在接收端使用S‑CADD接收机对16‑QAM光信号进行接收得到16‑QAM电信号；在接收过程中，直流项中的激光器相位噪声和光纤链路中的累积色散会发生相互作用导致P2A噪声的产生。16‑QAM电信号经电色散均衡后又会产生EEPN；在接收端DSP中利用基于前置判决辅助的简化BPS算法对EEPN和P2A噪声进行缓解。本发明对CADD系统中的EEPN和P2A噪声具有显著的缓解作用，可以有效提高系统性能。

Description

CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的方法及装置
技术领域
本发明属于短距离光纤通信技术领域，尤其涉及一种CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的方法及装置。
背景技术
由于数据流量的爆炸性增长，数据中心互连和城域网络(数百公里距离内)对容量的需要越来越大。中短距离传输需要大量收发器，相比长距离传输更重视成本问题。传统强度调制直接检测(intensity modulation and direct detection,IM-DD)由于结构简单、成本低廉成为中短距离传输的首选方案，但由于色散(chromatic dispersion,CD)引起的功率衰落问题，使其传输距离往往限制在几十公里的应用场景中。近年来，自相干方案被认为是克服IM-DD系统中CD引起的功率衰落问题的一个有希望的解决方案，但是之前的自相干方案都局限于单边带(single-sideband,SSB)调制格式。
为了通过直接检测实现复数值双边带(double-sideband,DSB)信号的光场恢复，谢伟课题组提出了非对称CADD(asymmetric CADD,A-CADD)的自相干方案，并通过实验验证了CADD系统的传输性能。同年，为了降低硬件复杂度，胡卫生课题组提出了一种对称CADD(symmetric CADD,S-CADD)接收机，相比A-CADD方案，该方案通过将部分差分操作移动到了数字域从而去除了一个单端光电二极管。在CADD系统中考虑到CD电均衡的成本低于光补偿方案，且支持更高的传输容量，所以主要采用电均衡方案补偿CD。并且为了进一步降低硬件成本，研究者们开始考虑使用分布式反馈(distributed feedback,DFB)激光器取代成本较高的窄线宽外腔激光器(external cavity lasers,ECL)。为了降低分析问题的复杂度，在仿真时一般不考虑DFB激光器线宽的影响，但是线宽会导致激光器相位噪声的产生。而相位噪声与光纤链路中的色散发生相互作用会产生两种新的噪声，即均衡增强相位噪声(equalization enhanced phase noise，EEPN)和相位转幅度(phase-to-amplitude，P2A)噪声，它们会导致CADD系统出现不可忽视的性能下降。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的方法及装置，通过在接收端使用基于前置判决辅助的简化盲相位搜索(blind phasesearch,BPS)算法来缓解CADD系统中的EEPN和P2A噪声。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
本方案提供一种CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的方法，包括以下步骤：
S1、在发射端生成受到激光器相位噪声影响的16-QAM光信号；
S2、经过光纤传输后，利用S-CADD接收机接收16-QAM光信号得到复数信号R(t)，并根据复数信号R(t)计算得到接收信号r1(f)；
S3、对接收信号r1(f)进行电色散均衡处理，得到受到EEPN和P2A噪声影响的接收信号r2(f)；
S4、在接收端，根据接收信号r2(f)得到接收符号rk，并利用基于前置判决辅助的简化BPS算法对接收符号rk中的EEPN和P2A噪声进行缓解。
本发明的有益效果是：激光器相位噪声和光纤链路中的色散同时存在时，会发生相互作用产生两种新的噪声，即EEPN和P2A噪声，它们会导致CADD系统出现不可忽视的性能下降，噪声大小与累积色散、激光器线宽和波特率有关。结合对EEPN和P2A噪声的分析，受到两种噪声共同影响的符号的星座点仍然在其标准点附近，部分符号受到的EEPN和P2A噪声可以忽略不计。所以本发明考虑采用前置判决让上述部分符号勿需进行BPS处理，从而降低算法的复杂度，然后再利用BPS算法处理剩余符号进一步缓解EEPN和P2A噪声。这种改进的算法称为基于前置判决辅助的简化BPS算法，可以实现与BPS算法相当的性能，但是具有更低的算法复杂度。通过基于前置判决辅助的简化BPS算法可有效缓解EEPN和P2A噪声。
进一步地，所述步骤S2包括以下步骤：
S201、经过光纤传输后，利用S-CADD接收机接收16-QAM光信号，得到第一光电流I1和第二光电流I2；
S202、根据第一光电流I1和第二光电流I2，计算得到复数信号R1(t)；
S203、复数信号R1(t)经过延迟τ后得到另一个新的复数信号R1(t-τ)，其中，τ表示光延迟；
S204、根据复数信号R1(t)和R1(t-τ)，计算得到复数信号R(t)；
S205、复数信号R(t)通过SSBI迭代消除算法去除SSBI干扰后，经逆传输函数得到接收信号r1(f)。
上述进一步方案的有益效果是：本发明通过上述步骤，对经过光纤传输的光信号进行接收，实现了信号的场恢复，并且通过SSBI迭代消除算法去除了信号与信号拍频串扰(signal-signal beat interference，SSBI)的影响，便于专注于分析EEPN和P2A噪声的影响，从而为缓解EEPN和P2A噪声做好了前期的准备工作。
再进一步地，所述第一光电流I1的表达式如下：
Figure BDA0003780905260000031
所述第二光电流I2的表达式如下：
Figure BDA0003780905260000041
其中，Re{·}表示实部，Im{·}表示虚部，*表示共轭，t表示时间，A表示虚载波的幅度，e表示自然对数的底数，j表示虚数单位，h(t)表示光纤链路中色散引起的时域信道响应，
Figure BDA0003780905260000042
表示卷积，S(t)表示16-QAM电信号，/>
Figure BDA0003780905260000043
表示激光器相位噪声。
上述进一步方案的有益效果是：上述步骤给出了经过光电转换得到的第一光电流I1和第二光电流I2的数学表达式，便于接下来的理论推导工作。
再进一步地，所述复数信号R1(t)的表达式如下：
Figure BDA0003780905260000044
所述复数信号R1(t-τ)的表达式如下：
Figure BDA0003780905260000045
所述复数信号R(t)的表达式如下：
Figure BDA0003780905260000046
上述进一步方案的有益效果是：上述结果通过第一光电流I1和第二光电流I2推导得到，最后的复数信号R(t)的表达式中第一项为所需要的载波与信号乘积项，第二项为SSBI干扰，第三项和最后一项为P2A噪声。这里从理论上给出了噪声的表达式，便于接下来对噪声进行分析和缓解。
再进一步地，所述接收信号r1(f)的表达式如下：
Figure BDA0003780905260000051
其中，X(f)表示具有洛伦兹形状的激光器相位，f表示频率，
Figure BDA0003780905260000052
表示光纤链路中色散引起的频域信道响应，S(f)是16-QAM电信号的频域表达式，P2A表示P2A噪声。
再进一步地，所述接收信号r2(f)的表达式如下：
Figure BDA0003780905260000053
Figure BDA0003780905260000054
其中，d表示求导操作，D表示色散系数，L表示光纤长度，c表示光速，f0表示光载波中心频率，f、f1和f2均表示频率，X(f)、X(f1)和X(f2)均表示具有洛伦兹形状的激光器相位，k表示累积色散因子，S(f-f1-f2)表示受到频率偏移影响的16-QAM电信号。
上述进一步方案的有益效果是：本发明经过SSBI迭代消除和逆传输函数以后得到接收信号r1(f)，此时系统中的SSBI干扰被去除，仅剩下P2A噪声，然后经过电色散均衡模块，得到接收信号r2(f)，而r2(f)表达式中的指数项
Figure BDA0003780905260000055
会导致新的噪声EEPN的产生，此时，系统中的噪声主要由EEPN和P2A噪声构成。
再进一步地，所述步骤S4包括以下步骤：
S401、在接收端，根据接收信号r2(f)得到接收符号rk；
S402、计算接收符号rk与所有理想星座点的距离Dk，并判断最小距离是否小于阈值R，若是，直接输出，结束流程，否则，将接收符号rk用B个测试相位
Figure BDA0003780905260000065
在星座图平面进行旋转；
S403、将经旋转的接收符号输入至判决电路，得到与输入接收符号欧式距离最近的理想星座点
Figure BDA0003780905260000061
S404、根据理想星座点
Figure BDA0003780905260000062
计算在星座点平面内的经过旋转的星座点与理想星座点间的平方距离|dk,b|2；
S405、将前后连续2N个星座点平方距离求和得到Sk,b，其中，N表示符号数，Sk,b表示星座点平方距离和；
S406、在B个星座点平方距离和Sk,b中取最小值，并采用开关控制选择与最小值对应的理想星座点
Figure BDA0003780905260000063
作为发射信号的判决/>
Figure BDA0003780905260000064
从而缓解EEPN和P2A噪声的影响。
上述进一步方案的有益效果是：本发明首先通过接收信号r2(f)得到接收符号rk，此时符号主要受到EEPN和P2A噪声的影响，在星座图上主要表现为旋转和发散，但是仍然在其标准点附近。基于此特点，我们通过前置判决模块让部分符号勿需进行BPS算法处理，以达到降低算法复杂度的目的，然后再利用BPS算法处理剩余符号进一步缓解EEPN和P2A噪声。
本发明还提供了一种CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的装置，包括：
第一处理模块，用于在发射端生成受到激光器相位噪声影响的16-QAM光信号；
第二处理模块，用于经过光纤传输后，利用S-CADD接收机接收16-QAM光信号得到复数信号R(t)，并根据复数信号R(t)计算得到接收信号r1(f)；
第三处理模块，用于对接收信号r1(f)进行电色散均衡处理，得到受到EEPN和P2A噪声影响的接收信号r2(f)；
第四处理模块，用于在接收端，根据接收信号r2(f)得到接收符号rk，并利用基于前置判决辅助的简化BPS算法对接收符号rk中的EEPN和P2A噪声进行缓解。
发明的有益效果是：激光器相位噪声和光纤链路中的色散同时存在时，会发生相互作用产生两种新的噪声，即EEPN和P2A噪声，它们会导致CADD系统出现不可忽视的性能下降，噪声大小与累积色散、激光器线宽和波特率有关。结合对EEPN和P2A噪声的分析，受到两种噪声共同影响的符号的星座点仍然在其标准点附近，部分符号受到的EEPN和P2A噪声可以忽略不计。所以本发明考虑采用前置判决让上述部分符号勿需进行BPS处理，从而降低算法的复杂度，然后再利用BPS算法处理剩余符号进一步缓解EEPN和P2A噪声。这种改进的算法称为基于前置判决辅助的简化BPS算法，可以实现与BPS算法相当的性能，但是具有更低的算法复杂度。通过基于前置判决辅助的简化BPS算法可有效缓解EEPN和P2A噪声。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为本发明的装置框图。
图3为本发明实施例的CADD系统中的缓解EEPN和P2A噪声方法的仿真框图。
图4为本发明实施例的基于前置判决辅助的简化BPS算法框图。
图5为本发明实施例的S-CADD接收机结构示意图。
图6为本发明实施例的传输距离为100-km时，不同线宽下的信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)。
图7为本发明实施例的传输距离为200-km时，不同线宽下的SNR。
图8为本发明实施例的传输距离为300-km时，不同线宽下的SNR。
图9为本发明实施例的在不同的SNR时，勿需BPS算法进一步处理的符号数。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的方法，其实现方法如下：
S1、在发射端生成受到激光器相位噪声影响的16-QAM光信号，其中，所述激光器线宽设置为兆赫兹量级；
本实施例中，激光器为低成本的分布式反馈(distributed feedback,DFB)激光器，受到激光器相位噪声影响的16-QAM光信号的表达式为
Figure BDA0003780905260000081
其中，A是虚载波的幅度，S(t)是16-QAM电信号，/>
Figure BDA0003780905260000082
是激光器相位噪声。
本实施例中，本发明通过使用MATLAB和VPI transmission Maker11.1联合仿真构建了如图3所示的仿真系统。在发射端，在每一帧的头部，1024个符号用于同步和均衡，总共传输217个比特用于最后的BER计算。首先对两路伪随机二进制比特序列进行映射得到符号序列，然后利用根升余弦(root raised cosine，RRC)滤波器对符号序列进行脉冲成型，滚降因子设置为0.01，脉冲成型后的两路信号分别从零中心频率向左上变频和向右上变频得到左右边带信号；将左右边带信号相加后得到16-QAM电信号，添加虚载波后进行IQ调制得到发送的光信号。为了降低成本，采用DFB激光器产生光载波，DFB激光器的线宽相对较宽可达兆赫兹量级。
S2、经过光纤传输后，利用S-CADD接收机接收16-QAM光信号得到复数信号R(t)，并根据复数信号R(t)计算得到接收信号r1(f)，其实现方法如下：
S201、经过光纤传输后，利用S-CADD接收机接收16-QAM光信号，得到第一光电流I1和第二光电流I2；
S202、根据第一光电流I1和第二光电流I2，计算得到复数信号R1(t)；
S203、复数信号R1(t)经过延迟τ后得到另一个新的复数信号R1(t-τ)，其中，τ表示光延迟；
S204、根据复数信号R1(t)和R1(t-τ)，计算得到复数信号R(t)；
S205、复数信号R(t)通过SSBI迭代消除算法去除SSBI干扰后，经逆传输函数得到接收信号r1(f)。
S3、对接收信号r1(f)进行电色散均衡处理，得到受到EEPN和P2A噪声影响的接收信号r2(f)。
本实施例中，光纤链路的色散系数设为17ps/nm/km。如图4所示，接收到的16-QAM光信号为
Figure BDA0003780905260000091
其中，/>
Figure BDA0003780905260000092
表示DFB激光器相位噪声，h(t)表示光纤链路中色散引起的时域信道响应，/>
Figure BDA0003780905260000093
表示卷积操作。16-QAM光信号首先被耦合器均匀分为上下两支路，上支路信号由延迟模块进行光学延迟。延迟后的信号与耦合器输出的下支路信号一起被送入90度混频器，然后经过两个平衡光电二极管后得到光电流I1和I2：
Figure BDA0003780905260000094
Figure BDA0003780905260000101
其中，Re{·}表示实部，Im{·}表示虚部，*表示共轭，A表示虚载波的幅度，h(t)表示光纤链路中色散引起的时域信道响应，
Figure BDA0003780905260000102
表示卷积，τ表示光延迟，在本实施例中设置为12.5ps，S(t)表示16-QAM电信号，/>
Figure BDA0003780905260000103
表示激光器相位噪声。
通过I1和I2得到一个复数信号R1(t)：
Figure BDA0003780905260000104
对复数信号R1(t)应用τ的延迟得到复数信号R1(t-τ)：
Figure BDA0003780905260000105
利用复数信号R1(t)和R1(t-τ)计算得到复数信号R(t)：
Figure BDA0003780905260000106
其中，复数信号R(t)的表达式中第一项为所需要的载波与信号乘积项，第二项为SSBI干扰，第三项和最后一项为P2A噪声。
复数信号R(t)经过SSBI迭代消除和逆传输函数以后得到接收信号r1(f)：
Figure BDA0003780905260000107
其中，A表示虚载波的幅度，X(f)表示具有洛伦兹形状的激光器相位，f表示频率，
Figure BDA0003780905260000108
表示光纤链路中色散引起的频域信道响应，S(f)是16-QAM电信号的频域表达式，P2A表示P2A噪声。
本实施例中，EEPN在电色散均衡以后产生。若使用光补偿方式则不会产生EEPN，但是考虑到电色散均衡的成本低于光补偿方案，且支持更高的传输容量，所以在CADD系统中主要采用电色散均衡方案。此时均衡后得到的r2(f)的表达式如下所示：
Figure BDA0003780905260000111
Figure BDA0003780905260000112
其中，d表示求导操作，D表示色散系数，L表示光纤长度，c表示光速，f0表示光载波中心频率，f、f1和f2均表示频率，X(f)、X(f1)和X(f2)均表示具有洛伦兹形状的激光器相位，k表示累积色散因子，S(f-f1-f2)表示受到频率偏移影响的16-QAM电信号。
S4、在接收端，根据接收信号r2(f)得到接收符号rk，并采用基于前置判决辅助的简化BPS算法对接收符号rk中的EEPN和P2A噪声进行缓解，其实现方法如下：
S401、在接收端，根据接收信号r2(f)得到接收符号rk，k表示符号索引；
S402、计算接收符号rk与所有理想星座点的距离Dk，并判断最小距离是否小于阈值R，若是，直接输出，结束流程，否则，进入BPS算法，BPS算法首先将接收符号rk用B个测试相位
Figure BDA0003780905260000113
在星座图平面进行旋转；
S403、将经旋转的接收符号输入至判决电路，得到与输入接收符号欧式距离最近的理想星座点
Figure BDA0003780905260000114
S404、根据理想星座点
Figure BDA0003780905260000115
计算在星座点平面内的经过旋转的星座点与理想星座点间的平方距离|dk,b|2；
S405、将前后连续2N个星座点平方距离求和得到Sk,b，其中，N表示符号数，Sk,b表示星座点平方距离和；
S406、在B个星座点平方距离和Sk,b中取最小值，并采用开关控制选择与最小值对应的理想星座点
Figure BDA0003780905260000121
作为发射信号的判决/>
Figure BDA0003780905260000122
从而缓解EEPN和P2A噪声的影响。
本实施例中，如图3所示，在接收端DSP中16-QAM电信号r2(f)分别经过下变频、匹配滤波器、同步和均衡模块得到接收符号rk，然后利用基于前置判决辅助的简化BPS算法对接收符号rk中的EEPN和P2A噪声进行缓解，如图5所示，其具体为：
首先，将接收符号rk送入前置判决电路进行判决，判决条件是计算接收符号rk与所有理想星座点的距离Dk，若Dk的最小距离小于特定的阈值R，则直接输出，这是由于此时符号受到的EEPN和P2A噪声的影响可以忽略不计；若大于R则进入BPS算法，R的大小是经验值。在本实施例中，设置为0.2。BPS算法首先将受到EEPN和P2A噪声影响较大的接收符号rk用B个测试相位
Figure BDA0003780905260000123
在星座图平面进行旋转，测试相位/>
Figure BDA0003780905260000124
如下式：
Figure BDA0003780905260000125
其中，b取-B/2到B/2-1，参数B表示测试相角的数目，会影响算法的精度，在缓解EEPN和P2A噪声的影响时，对于16-QAM调制格式B的取值为18即达到性能最佳。
将经旋转的符号输入判决电路，然后判决电路输出与输入符号欧式距离最近的理想星座点
Figure BDA0003780905260000126
由此可计算在星座点平面内的经过旋转的星座点与理想星座点间的平方距离|dk,b|2。||2表示模值的平方，为进一步消除误差，将前后连续2N个(N为11)星座点平方距离求和得：
Figure BDA0003780905260000131
最终在B个星座点平方距离和中取最小值，采用开关控制选择与其相对应的
Figure BDA0003780905260000132
作为该算法对发射信号的判决/>
Figure BDA0003780905260000133
用来缓解EEPN和P2A噪声的影响。
图6显示了在传输100-km距离时系统的SNR随线宽的变化曲线。此时系统中的主要噪声为EEPN和P2A噪声。可以观察到随着线宽的增加。系统的SNR出现急剧降低，经过基于前置判决辅助的简化BPS算法以后，SNR得到了有效提升。具体的在7MHz时，SNR降低到17.3dB，经过PDA-BPS算法以后，SNR可以提高到18.9dB。
图7和图8展示了传输200-km和300-km距离的SNR曲线。在相同线宽时，随着传输距离的增加，系统的SNR性能出现下降，具体的，在传输300-km线宽为7MHz时，SNR降低到13.9dB，经过PDA-BPS算法以后，SNR可以提高到17.4dB。与传输100-km距离，线宽同样为7MHz时相比，基于前置判决辅助的简化BPS算法的补偿效果显著提高。
图9展示了勿需BPS算法进一步处理的符号数目随SNR变化的曲线，在本实施例中总的符号数是32768，随着系统的SNR提高，勿需BPS算法进一步处理的符号数出现显著增加，这是由于随着SNR增加。EEPN和P2A噪声显著降低。
实施例2
如图2所示，本发明提供了一种CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的装置，包括：
第一处理模块，用于在发射端生成受到激光器相位噪声影响的16-QAM光信号，其中，所述激光器线宽设置为兆赫兹量级；
第二处理模块，用于经过光纤传输后，利用S-CADD接收机接收16-QAM光信号得到复数信号R(t)，并根据复数信号R(t)计算得到接收信号r1(f)；
第三处理模块，用于对接收信号r1(f)进行电色散均衡处理，得到受到EEPN和P2A噪声影响的接收信号r2(f)；
第四处理模块，用于在接收端，根据接收信号r2(f)得到接收符号rk，并利用基于前置判决辅助的简化BPS算法对接收符号rk中的EEPN和P2A噪声进行缓解。
如图2所示实施例提供的CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的装置可以执行上述方法实施例CADD系统中的缓解EEPN和P2A噪声的方法所示的技术方案，其实现原理与有益效果类似，此处不再赘述。
本实施例中，本申请可以根据CADD系统中的缓解EEPN和P2A噪声的方法进行功能单元的划分，例如可以将各个功能划分为各个功能单元，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理单元中。上述集成单元即可以采用硬件的形式来实现，也可以采用软件功能单元的形式来实现。需要说明的是，本发明中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
本实施例中，CADD系统中的缓解EEPN和P2A噪声的装置为了实现基于一种CADD系统中的缓解EEPN和P2A噪声的方法的原理与有益效果，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本发明所公开的实施例描述的各示意单元及算法步骤，本发明能够以硬件和/或硬件和计算机软件结合的形式来实现，某个功能以硬件还是计算机软件驱动的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件，可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本发明通过以上设计，表明在激光器相位噪声和光纤链路中的色散同时存在时，会发生相互作用产生两种新的噪声，即EEPN和P2A噪声，它们会导致CADD系统出现不可忽视的性能下降，噪声大小与累积色散、激光器线宽和波特率有关。结合对EEPN和P2A噪声的分析，受到两种噪声共同影响的符号的星座点仍然在其标准点附近，部分符号受到的EEPN和P2A噪声可以忽略不计。所以本发明考虑采用前置判决让上述部分符号勿需进行BPS处理，从而降低算法的复杂度，然后再利用BPS算法处理剩余符号进一步缓解EEPN和P2A噪声。这种改进的算法称为基于前置判决辅助的简化BPS算法，可以实现与BPS算法相当的性能，但是具有更低的算法复杂度。通过基于前置判决辅助的简化BPS算法可有效缓解EEPN和P2A噪声。
本领域的技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在发射端生成受到激光器相位噪声影响的16-QAM光信号；
S2、经过光纤传输后，利用对称CADD接收机S-CADD接收16-QAM光信号得到复数信号R(t)，并根据复数信号R(t)计算得到接收信号r1(f)；
S3、对接收信号r1(f)进行电色散均衡处理，得到受到均衡增强相位噪声EEPN和相位转幅度噪声P2A影响的接收信号r2(f)；
S4、在接收端，根据接收信号r2(f)得到接收符号rk，并利用基于前置判决辅助的简化BPS算法对接收符号rk中的EEPN和P2A噪声进行缓解，其具体为：
所述步骤S4包括以下步骤：
S401、在接收端，根据接收信号r2(f)得到接收符号rk；
S402、计算接收符号rk与所有理想星座点的距离Dk，并判断最小距离是否小于阈值R，若是，直接输出，结束流程，否则，将接收符号rk用B个测试相位
Figure FDA0004211798140000011
在星座图平面进行旋转；
S403、将经旋转的接收符号输入至判决电路，得到与输入的接收符号欧式距离最近的理想星座点
Figure FDA0004211798140000012
S404、根据理想星座点
Figure FDA0004211798140000013
计算在星座点平面内的经过旋转的星座点与理想星座点间的平方距离|dk,b 2；
S405、将前后连续2N个星座点平方距离求和得到Sk,b，其中，N表示符号数，Sk,b表示星座点平方距离和；
S406、在B个星座点平方距离和Sk,b中取最小值，并采用开关控制选择与最小值对应的理想星座点
Figure FDA0004211798140000014
作为发射信号的判决/>
Figure FDA0004211798140000015
从而缓解EEPN和P2A噪声的影响。
2.根据权利要求1所述的CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
S201、经过光纤传输后，利用S-CADD接收机接收16-QAM光信号，得到第一光电流I1和第二光电流I2；
S202、根据第一光电流I1和第二光电流I2，计算得到复数信号R1(t)；
S203、复数信号R1(t)经过延迟τ后得到另一个新的复数信号R1(t-τ)，其中，τ表示光延迟；
S204、根据复数信号R1(t)和R1(t-τ)，计算得到复数信号R(t)；
S205、复数信号R(t)通过SSBI迭代消除算法去除SSBI干扰后，经逆传输函数得到接收信号r1(f)。
3.根据权利要求2所述的CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的方法，其特征在于，所述第一光电流I1的表达式如下：
Figure FDA0004211798140000021
所述第二光电流I2的表达式如下：
Figure FDA0004211798140000022
其中，Re{·}表示实部，Im{·}表示虚部，*表示共轭，t表示时间，A表示虚载波的幅度，e表示自然对数的底数，j表示虚数单位，h(t)表示光纤链路中色散引起的时域信道响应，
Figure FDA0004211798140000023
表示卷积，S(t)表示16-QAM电信号，/>
Figure FDA0004211798140000024
表示激光器相位噪声。
4.根据权利要求3所述的CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的方法，其特征在于，所述复数信号R1(t)的表达式如下：
Figure FDA0004211798140000031
所述复数信号R1(t-τ)的表达式如下：
Figure FDA0004211798140000032
所述复数信号R(t)的表达式如下：
Figure FDA0004211798140000033
5.根据权利要求4所述的CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的方法，其特征在于，所述接收信号r1(f)的表达式如下：
Figure FDA0004211798140000034
Figure FDA0004211798140000035
其中，X(f)表示具有洛伦兹形状的激光器相位，f表示频率，
Figure FDA0004211798140000036
表示光纤链路中色散引起的频域信道响应，S(f)表示16-QAM电信号的频域表达式，P2A表示P2A噪声，k表示累积色散因子，D表示色散系数，L表示光纤长度，c表示光速，f0表示光载波中心频率。
6.根据权利要求5所述的CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的方法，其特征在于，所述接收信号r2(f)的表达式如下：
Figure FDA0004211798140000037
其中，d表示求导操作，f1和f2均表示频率，X(f1)和X(f2)均表示具有洛伦兹形状的激光器相位，S(f-f1-f2)表示受到频率偏移影响的16-QAM电信号。
7.一种CADD系统中缓解EEPN和P2A噪声的装置，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于在发射端生成受到激光器相位噪声影响的16-QAM光信号；
第二处理模块，用于经过光纤传输后，利用对称CADD接收机S-CADD接收16-QAM光信号得到复数信号R(t)，并根据复数信号R(t)计算得到接收信号r1(f)；
第三处理模块，用于对接收信号r1(f)进行电色散均衡处理，得到受到均衡增强相位噪声EEPN和相位转幅度噪声P2A影响的接收信号r2(f)；
第四处理模块，用于在接收端，根据接收信号r2(f)得到接收符号rk，并利用基于前置判决辅助的简化BPS算法对接收符号rk中的EEPN和P2A噪声进行缓解，其具体为：
在接收端，根据接收信号r2(f)得到接收符号rk；
计算接收符号rk与所有理想星座点的距离Dk，并判断最小距离是否小于阈值R，若是，直接输出，结束流程，否则，将接收符号rk用B个测试相位
Figure FDA0004211798140000041
在星座图平面进行旋转；
将经旋转的接收符号输入至判决电路，得到与输入的接收符号欧式距离最近的理想星座点
Figure FDA0004211798140000042
根据理想星座点
Figure FDA0004211798140000043
计算在星座点平面内的经过旋转的星座点与理想星座点间的平方距离|dk,b|2；
将前后连续2N个星座点平方距离求和得到Sk,b，其中，N表示符号数，Sk,b表示星座点平方距离和；
在B个星座点平方距离和Sk,b中取最小值，并采用开关控制选择与最小值对应的理想星座点
Figure FDA0004211798140000051
作为发射信号的判决/>
Figure FDA0004211798140000052
从而缓解EEPN和P2A噪声的影响。
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