【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光纖通信，尤其涉及一種基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復方法。
技術介紹
1、隨著對5g移動互聯網、4k/8k高清晰度視頻流、物聯網(iot)和云網絡等服務需求的不斷增長，光接入網絡行業正在尋求新一波帶寬加速的解決方案。無源光網絡(pon)作為點到多點(p2mp)寬帶光纖接入技術，在服務提供商與客戶之間的最后一公里連接中顯示出成本效益，已在各種無源光分配網絡中得到驗證。然而，日益增長的帶寬需求表明，能夠支持100gbits/s/λ及以上的pon將很快成為必要。目前，主導pon架構的主要有兩種方案及其簡化變體：直接檢測的強度調制(im/dd)和全相干結構。由于im/dd方案具有成本效益、結構簡單和體積小的優勢，因此被廣泛應用于最高可達50gbits/s/λ的pon。
2、然而，對于100gbits/s/λ及以上的應用，研究表明50gbits/s/λim/ddpon可能已達到理論靈敏度極限，這使得滿足下一代100gbits/s/λ系統的功率預算要求變得具有挑戰性。此外，色散容忍度在將im/ddpon升級到更高速率時也面臨重大挑戰，因為隨著符號速率的增加，其性能會急劇下降。在此背景下，相干光學利用相位和偏振多樣性，在數千公里的光纖傳輸中展現出作為實現單波長pon(100gbits/s/λ及以上)的一種有希望的候選技術，稱為相干沉降。這項技術在實現超高速數據傳輸方面代表了長途和城域網絡的重大進步。通過引入與接收信號相干拍頻的本地振蕩器(lo)，提高了接收器靈敏度，從而延長了功率預算，支持高容量、長距離和大分
3、然而，傳統的相干檢測因激光源的需求而產生顯著的成本，包括光發射器、光接收器和dsp模塊，這些共同導致了費用的大幅增加。這一成本壁壘阻礙了pon的廣泛采用，而pon的理想設計目標是簡單、經濟和能效。光源，通常是激光器，是優化系統成本和性能的關鍵組件。在pon場景中，由于每個光網絡單元(onu)中必須有一個激光源作為lo，成本顯著上升。此外，距離相關均衡的計算復雜性和功耗也帶來了挑戰，使得相干pon中的dsp優化成為一個活躍的研究領域。大量研究已針對降低相干pon的成本和功耗進行了探索。一種潛在的解決方案是為每個onu利用來自集中式光線路終端(olt)的遠程激光源。另一種方法是用更便宜的選項，如分布反饋(dfb)激光器，替代昂貴的ecl，接受在接入網絡中一定程度的功率損失。關于dsp的簡化和優化，pon系統中相對較短的傳輸距離可能允許去除靜態色散補償和偏振模色散補償。
4、因此，有必要研究如何基于pon場景實現低成本且高速大容量的信號傳輸，從而滿足未來寬帶移動通信的需求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復方法，通過將殘余光載波(roc)技術以及數字子載波復用(dscm)引入到100gbits/s/λdp-qpskpon系統中，使用dfb激光器代替ecl來提高成本和架構效率。這種方法顯著降低了相干pon系統的總成本，同時有效地減輕了與mhz級線寬的dfb相關的相位噪聲。
2、本專利技術提供的基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復系統包括：
3、(1)信號發送端：
4、一個外腔調制激光器ecl一，作為光源輸出連續光波，線寬小于1mhz，工作波長為c波段或其它波段；
5、一個分布式反饋激光器dfb一，線寬為幾mhz，波長為c波段或其它波段；
6、一個任意波形發生器awg，輸出任意波形的基帶調制信號；
7、兩個電放大器ea，分別為電放大器ea一5和電放大器ea二6，用于放大基帶調制信號；
8、一個極化復用的i/q調制器iqm，用于將放大后的基帶信號調制到光載波上；
9、一個摻鉺光纖放大器edfa，用來增強光調制的信號
10、一個20km的單模標準光纖ssmf，1550nm處平均損耗為0.2db/km；
11、(2)信號接收端：
12、一個可變光衰減器voa，用于分割損耗并調整接收光功率rop以進行靈敏度測量，從而估算功率預算；
13、一個外腔調制激光器二ecl，用作相干接收機的本振光源，與接收到的光雙極化信號進行拍頻，通過帶寬為幾十ghz的雙極化集成相干接收機dp-icr進行內差相干檢測；
14、一個分布式反饋激光器二dfb，用作相干接收機的本振光源，與接收到的光雙極化信號進行拍頻；
15、一個dp集成相干接收機dp-icr，用于內差相干檢測，帶寬為幾十ghz；
16、一個數字熒光示波器dpo，用來將模擬信號轉化為數字信號，以便后繼做數字信號處理。
17、優選的，本系統采用摻鉺光纖放大器7和可變光衰減器9控制光信號功率，從而找到最適合系統傳輸的光功率。
18、優選的，為了有效管理dfb激光器較大線寬引入的相位噪聲，通過稍微調整光調制器偏置遠離零點，在光域中生成導頻；采用帶有兩個子帶的數字子載波復用(dscm)來創建一個2ghz的保護間隔，這有助于減輕信號與插入的光導頻之間的串擾。
19、優選的，殘余載波在接收器處與本振拍頻后經歷與信號帶相同的情況，然后，進行基于快速傅立葉變換的foe以確定電頻譜中的峰值；一旦殘余載波被數字低通濾波器提取出來，它就會與信號共軛并相乘以消除相位噪聲；所有操作都是在數字域中執行的，減輕了硬件負擔。
20、本專利技術提出一種基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復方法，所述方法包括以下步驟：
21、s1、在發送端，利用數字基帶信號對光源進行強度調制；
22、s2、利用極化復用的i/q調制器輸出雙極化光信號；
23、s3、利用摻鉺光纖放大器控制信號功率；
24、s4、在接收端，經過20千米的標準單模光纖后，利用可變光衰減器調整接收光功率，接收到的光雙極化信號與激光器產生的c或l波段光波進行拍頻，在dp集成相干接收機dp-icr進行內差相干檢測后，通過數字熒光示波器觀察并存儲基帶信號，利用離線dsp對信號進行恢復；
25、s5、為了減輕與成本低廉的dfb激光器(通常具有較大的線寬)相關的相位噪聲增加，通過保留了一個光載波，作為頻率偏移估計(foe)和載波相位恢復(cpr)的導頻；這種方法與數字子載波復用(dscm)相結合，減輕了后續盲相位搜索(bps)的負擔和復雜性；
26、至此，此系統已完成該低成本相干無源光網絡系統功能。
27、與相關技術相比較，本專利技術提供的基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復方法具有如下有益效果：
28、本方案通過保留一個光載波作為頻率偏移估計(foe)和載波相位恢復(cpr)的導頻，與數字子載波復用(dscm)相結合，減輕了后續盲相位搜索(bps)的負擔和復雜性；...
【技術保護點】
1.一種基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復系統，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復系統，其特征在于，本系統采用摻鉺光纖放大器(7)和可變光衰減器(9)控制光信號功率，從而找到最適合系統傳輸的光功率。
3.如權利要求1所述的基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復系統，其特征在于，為了有效管理DFB激光器較大線寬引入的相位噪聲，通過稍微調整光調制器偏置遠離零點，在光域中生成導頻；采用帶有兩個子帶的數字子載波復用(DScM)來創建一個2GHz的保護間隔，這有助于減輕信號與插入的光導頻之間的串擾。
4.如權利要求1所述的基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復系統，其特征在于，殘余載波在接收器處與本振拍頻后經歷與信號帶相同的情況，然后，進行基于快速傅立葉變換的FOE以確定電頻譜中的峰值；一旦殘余載波被數字低通濾波器提取出來，它就會與信號共軛并相乘以消除相位噪聲；所有操作都是在數字域中執行的，減輕了硬件負擔。
5.一種基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復系統，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復系統，其特征在于，本系統采用摻鉺光纖放大器(7)和可變光衰減器(9)控制光信號功率，從而找到最適合系統傳輸的光功率。
3.如權利要求1所述的基于殘余光載波的相干無源光網絡載波恢復系統，其特征在于，為了有效管理dfb激光器較大線寬引入的相位噪聲，通過稍微調整光調制器偏置遠離零點，在光域中生成導頻；采用帶有兩個子帶的數字子載波復用(dscm)來...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙先明，余建軍，周雯，龍建宇，竇興林，
申請(專利權)人：北京紅山信息科技研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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