【技術實現步驟摘要】
本專利技術提出了一種光纖通信鏈路的載波調制方法，涉及光纖通信。
技術介紹
1、隨著國際互聯網業務和通信業的飛速發展，信息化給世界生產力和人類社會的發展帶來了極大的推動。光纖通信系統是以光為載波，利用純度極高的玻璃拉制成極細的光導纖維作為傳輸媒介，通過光電變換，用光來傳輸信息的通信系統。
2、如圖1所示，光纖通信系統包括發射、傳輸、接收等基本功能模塊。信息源將用戶信息(話音、圖象、數據等)轉化為原始電信號,這種信號稱為基帶信號。電發射機把基帶信號轉換為適合信道傳輸的電信號。
3、輸入到光發射機帶有信息的電信號,光發射機通過調制轉換為光信號，光載波經光纖傳輸到遠方的光接收機,再經過電發射機的解調從載波中取出用戶需要的信息源。
4、隨著互聯網流量的持續增長，光纖通信技術將繼續追求更高的傳輸速率、更大的系統容量以及更長的傳輸距離，涉及到更先進的調制技術、更大的頻譜利用率以及新型光纖的開發；同時，在高功率和長距離傳輸中，光纖的非線性效應將更加顯著，需要新的技術和方法來管理和抑制；隨著網絡變得更加復雜和動態，管理和安全問題也變得更加突出。
5、例如現有技術中，相干光通信技術通過使用相干檢測和數字信號處理(dsp)技術，可以有效地補償光纖中的色散和非線性效應，從而提高傳輸速率和距離。
6、再例如現有技術中，隨著傳輸速率的提高，光纖中的非線性效應變得更加顯著，正在開發新的非線性補償技術，如數字后處理算法，可以提高傳輸性能并延長傳輸距離。
7、然而現有技術光纖通信鏈路的載波調
8、另外，在長距離傳輸中，光纖的非線性效應會對信號造成損傷；但在不同的傳輸距離和條件下，如何實現有效的色散補償仍然是一個挑戰。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術提出了一種光纖通信鏈路的載波調制方法，包括如下步驟：
2、在發送端將待傳輸的高速數據流分割成多個低速數據流，并將多個低速數據流分別調制到多個相互獨立的子載波上，對每個子載波待傳輸的信號添加前置信號后進行傳輸；
3、在接收端用耦合正交調制的方式對接收到的多個子載波傳輸的信號進行調制并合成，對合成后的總載波信號進行色散補償和非線性補償。
4、進一步地，所述前置信號是在各自子載波待傳輸的信號的開始處添加一段信號的副本，所述副本是各自子載波待傳輸的信號的第t個時段至末尾時段的信號，子載波待傳輸的信號的第t個時段為前置信號的起始時段。
5、進一步地，前置信號的起始時段的確認方式包括：
6、(1)f(k)代表子載波待傳輸的信號第k個時段的信號序列，k為自然數，k＝1,2,3…t；t代表子載波待傳輸的信號共有t個時段；
7、計算第k個時段的信號序列與第(k+δk)個時段的信號序列的相位差值p(k)。
8、(2)計算第k個時段的信號序列與第(k+δk)個時段的信號序列的幅值比m(k)；
9、(3)通過m(k)和p(k)判定第k個采樣點是否屬于前置信號的起始時段，如果m(k)小于幅值比閾值t1且p(k)小于相位差閾值t2，則當前時段k即為前置信號的起始時段。
10、進一步地，所述耦合正交調制的方式是通過耦合調制端調制信號，具體包括：
11、在第i個時段上接收到的子載波信號s(i)包括同向支路光信號相位與正交支路光信號相位
12、同向支路z的光信號與正交支路j的光信號分別表示為：
13、
14、其中，分別為z、j兩支路的輸入調制信號電壓；分別為z、j兩支路的直流偏置信號電壓；vz、vq分別為z、j兩支路調制器的半波電壓。
15、進一步地，耦合調制端輸出每個子載波調制信號表示為:
16、
17、第i個時段，n個子載波調制信號最終合成的信號h(i)表示為：
18、
19、其中，fn(i)是第i個時段第n個子載波調制信號，n為子載波個數，ωn為第n個子載波調制信號的頻率。
20、進一步地，n個子載波調制信號最終合成的信號交替經過多個非線性補償模塊和多個色散補償模塊進行補償，校正信號在傳輸過程中由于非線性效應產生的變化和由于光纖色散導致信號畸變。
21、進一步地，將合成后的總載波信號h(i)的非線性效應在時域中的傳遞函數進行階數為p的分數階傅里葉變換frftp，得到合成后的總載波信號h(i)的非線性效應在分數階傅里葉域中的傳遞函數
22、
23、其中：hnl(i)為非線性效應的時域傳遞函數，i為虛數單位，α為光纖的損耗系數，γ為光纖的非線性系數，|h(i)|為信號功率幅值,h為補償算法的步長。
24、進一步地，經過非線性補償后的總載波信號的色散在頻域中的傳遞函數進行階數為1-p的分數階傅里葉變換，得到非線性補償后的總載波信號的色散在分數階傅里葉域中的傳遞函數:
25、
26、其中：hcd(ω)為色散在頻域的傳遞函數，i為虛數單位，β為光纖的群速度色散，ω為總載波信號的角頻率，h為補償算法的步長；為色散在p階分數階傅里葉域中的傳遞函數，frft1-p表示階數為1-p的分數階傅里葉變換。
27、進一步地，將色散在p階分數階傅里葉域中的傳遞函數與非線性效應在p階分數傅里葉域中的傳遞函數進行卷積運算得到補償后的總信號x(i,ω),卷積過程可以通過以下公式實現：
28、
29、設經過m次色散補償和m次非線性補償后的信號表示為x(m)(i,ω)。
30、相比于現有技術，本專利技術具有如下有益技術效果：
31、(1)、本專利技術的光纖通信鏈路的載波調制方法在發送端將待傳輸的高速數據流分割成多個低速數據流，并將多個低速數據流分別調制到多個相互獨立的子載波上。通過子載波復用技術，可以在有限的頻譜資源中傳輸更多的數據，因為每個子載波可以獨立調制，從而提高了頻譜的利用效率。
32、(2)、本專利技術的光纖通信鏈路的載波調制方法對每個子載波待傳輸的信號添加前置信號后進行傳輸；每個子載波可以獨立地進行調制和解調，這樣即使某個子載波受到干擾，也不會影響到其他子載波，從而提高了整個系統的可靠性。
33、(3)、本專利技術的光纖通信鏈路的載波調制方法在接收端用耦合正交調制的方式對接收到的多個子載波傳輸的信號進行調制并合成。可以有效減少或消除符號間干擾，適用于高速數據傳輸，如100gbit/s高速光接入等場景。
34、(4)、本專利技術的光纖通信鏈路的載波調制方法對合成后的總載波信號進行色散補償和非線性補償。可以有效抑制由于光纖非線性效應(如自相位調制、交叉相位調制和四波混頻等)本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1中所述的光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，所述前置信號是在各自子載波待傳輸的信號的開始處添加一段信號的副本，所述副本是各自子載波待傳輸的信號的第t個時段至末尾時段的信號，子載波待傳輸的信號的第t個時段為前置信號的起始時段。
3.根據權利要求2中所述的光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，前置信號的起始時段的確認方式包括：
4.根據權利要求1中所述的光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，所述耦合正交調制的方式是通過耦合調制端調制信號，具體包括：
5.根據權利要求4中所述的光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，耦合調制端輸出每個子載波調制信號表示為:
6.根據權利要求5中所述的光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，N個子載波調制信號最終合成的信號交替經過多個非線性補償模塊和多個色散補償模塊進行補償，校正信號在傳輸過程中由于非線性效應產生的變化和由于光纖色散導致信號畸變。
7.根據權利要求6中所述的光纖通信鏈路的載波調制
8.根據權利要求7中所述的光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，經過非線性補償后的總載波信號的色散在頻域中的傳遞函數進行階數為1-p的分數階傅里葉變換，得到非線性補償后的總載波信號的色散在分數階傅里葉域中的傳遞函數:
9.根據權利要求8中所述的光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，將色散在P階分數階傅里葉域中的傳遞函數與非線性效應在P階分數傅里葉域中的傳遞函數進行卷積運算得到補償后的總信號X(I,ω),卷積過程可以通過以下公式實現：
...【技術特征摘要】
1.一種光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1中所述的光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，所述前置信號是在各自子載波待傳輸的信號的開始處添加一段信號的副本，所述副本是各自子載波待傳輸的信號的第t個時段至末尾時段的信號，子載波待傳輸的信號的第t個時段為前置信號的起始時段。
3.根據權利要求2中所述的光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，前置信號的起始時段的確認方式包括：
4.根據權利要求1中所述的光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，所述耦合正交調制的方式是通過耦合調制端調制信號，具體包括：
5.根據權利要求4中所述的光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，耦合調制端輸出每個子載波調制信號表示為:
6.根據權利要求5中所述的光纖通信鏈路的載波調制方法，其特征在于，n個子載波調制信號最終合成的信號交替經過多個非線性...
【專利技術屬性】
技術研發人員：魏斌，馬娟，
申請(專利權)人：無錫方大環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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