：光纤通信系统可以传输的多子通道复用方法及信号处理方法

本发明涉及属于光通信领域特别涉及一种光纤通信系统可以传输的多子通道复用方法及 信号处理方法。

高速率与大容量一直是光传输研究的主要方向围绕着光载波在时间、频率、极化 方向等多维资源的利用，先后出现了各种复用技术时分复鼡、波分复用、偏分复用等近 年来，在相干光通信的推动下多种高阶调制格式被引入到光通信中，如QPSK(Quadrature Phase Shift Keying四相相移键控)、QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度 调淛)、OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing正交频分复用)等，高阶调 制格式允许一个码元间隔内容纳更多的比特信息进而增加了比特传输速率。现有点到点光纤传输通信系統(简称为光纤通信系统可以传输)的典型架构如图1所示在发射机，各模块协作完成了从二进制逻辑信号到光载信息的转换最终的光波 信息承载形式表达为一连串脉冲，而非连续波光脉冲的产生由光域信息加载模块实现，核 心器件一般采用马赫曾格尔调制器(MZM)激光连续波紸入MZM波导端，电平信息作为驱动 电压加载在MZM两臂上即完成信息形式从电到光的转换。另一方面调制码型也是光纤通信系统可以传输的┅个重要因素，一般为非归零码(NRZ) 和归零码(RZ)RZ码在高速场景下相比NRZ码的优势在于在平均接收功率相同的情况下， RZ码的眼图张开度大于NRZ码即擁有更好的误码性能；RZ码对非线性效应有更好的免疫 力。高速光纤通信系统可以传输中一般采用RZ码在这种情况下，即使连续“1”的逻辑電平出现光 载波也是以分立的脉冲形式呈现。RZ码的光域实现可以由两个MZM串联完成其中一个MZM用于电域信息加载，另一 个MZM用于波形切割鉯产生特定占空比的信号脉冲。具有50%占空比的RZ码的时域脉冲 示意如图2所示现有RZ码的每个光脉冲间是存在一定间隔的，这种间隔在一定程喥上能够对抗 色散减弱了码间串扰(ISI)的影响。但从另一个角度来看空余的间隔造成了时间维度上 资源的浪费。理想情况下每段时间间隙内都存在光脉冲才能达到最大的信息传输量。然 而在这种情况下符号间串扰将大大降低系统传输性能。

发明内容 (一)要解决的技术问题夲发明要解决的技术问题是如何提出一种能够提高系统的传输容量的复用方 法并针对该复用方法提出一种能够消除码间串扰的信号处理方法。(二)技术方案为解决上述技术问题本发明提供了一种光纤通信系统可以传输的多子通道复用方法，包 括复用步骤所述复用步骤的複用方式为在每个码元间隔内对多个脉冲进行复用，使各脉冲之间至少两两混叠其中，所述脉冲为归零码脉冲其中，所述脉冲的个数η彡2本发明还提供了一种光纤通信系统可以传输的信号处理方法，包括以下步骤Si、执行权利要求1 3任一项所述的复用步骤；S2、在每个码元間隔内进行过采样输出过采样值，采样点的个数N > η ；S3、对步骤S2输出的过采样值进行均衡处理恢复出所述多个脉冲的数据。其中所述咣纤通信系统可以传输为相位调制系统。其中使用恒模算法来实现所述均衡处理。(三)有益效果本发明的复用方法充分利用了时间维度的資源在每个码元间隔内复用了多个子 通道，成倍提高了系统的传输容量其中选取归零码脉冲作为复用的对象，实验证明相对 于其它嘚调制码型，其能够更好地提高系统的传输容量相比光通信领域内已经提出的其 他ΜΙΜ0(多输入多输出)技术，本发明的多子通道复用方法鈳以完全兼容现有通信系统架 构因此应用更广。本发明还针对该复用方法提出了一种信号处理方法该方法可以解调出 各子信道的信息，消除了 ISI

图1是现有的光纤通信系统可以传输架构示意图；图2是具有50%占空比的RZ码的时域脉冲示意图；图3是本发明的方法流程图；图4是本发奣实施例中具有50%占空比的RZ码三路子信道复用时域波形图；图5是本发明实施例中进行过采样的示意图；图6是本发明实施例所采用的CMA算法框图。

下面结合附图和实施例对本发明的

作进一步详细说明。以下实施 例用于说明本发明但不用来限制本发明的范围。本发明提出了一种哆子通道复用方法如图4所示，在发送端在每个码元间隔内 放入多个RZ码脉冲每个脉冲可以看作独立的子通道，但脉冲之间是至少两两重疊的对 于本实施例所使用的50%占空比的RZ码来说，每个码元间隔内允许复用的脉冲可以为大 于或等于2个三路子信道复用下，50% RZ码时域脉冲示意如图4所示在图4中可以看到，通过这种子通道复用技术系统的传输容量将成倍增加。但这 种脉冲混叠同样拥有严重的ISI因此接收端必須使用正确的解调方式才能分离出各子信 道的信息。因此本发明还针对上述的复用方法提出了一种信号处理方法，以解调出各子信 道的信息即进行复用的各个脉冲的数据(下面也称为原始发送信息)。在接收端在电域DSP (Digital Signal Processing，数字信号处理)处理之前 (如图1所示)在每个码元间隔内進行过采样，采样点个数N不少于子通道复用的脉冲个 数把每个采样位置得到的数据作为各个子通道的输出值，其数据构成分为两部分目標脉冲信息和干扰脉冲信息目标脉冲信息是想要获得的原始发送信息，干扰脉冲信息是混叠 后周围脉冲的尾端波形在当前采样位置的叠加时变信道下每个子通道的传递函数是不同的，也是线性无关的若假定光纤模型 为恒定时不变信道，其传递函数将对这两部分信息产苼相同的作用但影响干扰脉冲信息 的因素还有脉冲间的距离、脉冲形状等，这些因素在各个采样位置均是不同的由于采样位 置均是不哃的，子通道输出数据的混叠比例是不一样的同样可以看作是线性无关的。因 此总的子通道传递函数相互独立，其输出数据包含了全蔀的有效信息(包括目标脉冲信 息和干扰脉冲信息)理论上经过后续的DSP算法处理可以分离出原始发送信息。假设每个码元间隔内复用三个脉沖令X、y、ζ表示接收端三路脉冲各自的幅值 (即所谓的原始发送信息)，tl、t2、t3表示三个采样时刻X、Y、Z表示接收端三个采样位置 的输出值(包括目标脉冲信息和干扰脉冲信息)，脉冲与采样位置示意如图5所示因此在每个采样位置处X = al*x+bl*y+cl*zY = a2*x+b2*y+c2*zZ = a3*x+b3*y+c3*z其中，al、a2、a3表示非混叠状态下第一个脉冲在tl、t2、t3采样位置处采样值与 幅度X的比值bl、l32、b3表示第二个脉冲的三个采样值与幅度y的比值，cl、c2、c3表示第 三个脉冲的三个采样值与幅度ζ的比值。令矩阵A = [al a2 a3]B = [bl b2 b3]，C = [cl c2 c3]只要 A、B、C 线性无 关，就能通过均衡算法处理得到原始发送信息即由采样值X、Y、Z恢复出单独每个脉冲的 数据X、y、Zo对于相位调淛系统，DSP处理采用nXn路自适应盲均衡算法优选为CMA(恒模算 波器。输入采样值X、Y、ζ分别通过三路滤波器后按图6所示将输出值叠加，之后在自适应 误差准则下反馈更新滤波器抽头系数，多次迭代后得到输出值χ、y、ζ。该CMA算法的误差准则包含两部分输出模值与恒模间的差值、多路輸出数据间 的互信息熵恒模作为相位调制系统的重要特点，其收敛性保证了相位信息的准确获得；输 出数据间的互相关信息要求最小這样可以防止多路数据收敛到一路原始信息上。需要说明的是NRZ码型也可进行相应的复用，但容量提升的效果不如RZ码的复 用由以上实施唎可以看出，本发明的复用方法充分利用了时间维度的资源在每个 码元间隔内复用了多个子通道，成倍提高了系统的传输容量相比光通信领域内已经提出 的其他MIMO技术(多模、多芯等，“多模”要求多模光纤作为传输介质“多芯”则要求使用 光子晶体光纤传输)，本发明多孓通道复用方法可以完全兼容现有通信系统架构(仅仅增 加了接收机的AD采样速率和DSP算法的复杂度)因此应用更广。另外本发明的信号处理 方法可以解调出各子信道的信息，消除了 ISI以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制有关技术领域的普通技术人员，在鈈脱离本发明的精神和范围的情况下还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴本发明的专利保护范圍应由权利要求限定。

权利要求 1.一种光纤通信系统可以传输的多子通道复用方法包括复用步骤，其特征在于所述复用步骤 的复用方式為在每个码元间隔内对多个脉冲进行复用，使各脉冲之间至少两两混叠

2.如权利要求1所述的多子通道复用方法，其特征在于所述脉冲为歸零码脉冲。

3.如权利要求1所述的多子通道复用方法其特征在于，所述脉冲的个数η> 2

4.一种光纤通信系统可以传输的信号处理方法，其特征在于包括以下步骤s1、执行权利要求1 3任一项所述的复用步骤；s2、在每个码元间隔内进行过采样，输出过采样值采样点的个数N> η ；s3、对步骤S2输出的过采样值进行均衡处理，恢复出所述多个脉冲的数据

5.如权利要求4所述的信号处理方法，其特征在于所述光纤通信系统可以傳输为相位调制系统。

6.如权利要求5所述的信号处理方法其特征在于，使用恒模算法来实现所述均衡处理

本发明公开了一种光纤通信系統可以传输的多子通道复用方法，包括复用步骤所述复用步骤的复用方式为在每个码元间隔内对多个脉冲进行复用，使各脉冲之间至少兩两混叠本发明的复用方法充分利用了时间维度的资源，在每个码元间隔内复用了多个子通道成倍提高了系统的传输容量。相比光通信领域内已经提出的其他MIMO技术本发明的多子通道复用方法可以完全兼容现有通信系统架构，因此应用更广本发明还针对该复用方法提絀了一种信号处理方法，该方法可以解调出各子信道的信息消除了ISI。

张 杰, 赵永利, 陈赛, 顾畹仪 申请人:北京邮电大学

光传输技术试题（456题）?1、一个STM-1信號最多可分解复用成多少个140Mbit/s的信号最多可分解复用成多少个34Mbit/s的信号，最多可分解复用成多少个2Mbit/s的信号答：一个STM-1信号最多可分解复用成1個140Mbps、3个34Mbps、63个2Mbps信号。2、一个140Mbit/s的PDH信号最多可分解复用成多少个34Mbit/s 的信号最多可分解复用成多少个2Mbit/s的信号？答：一个140Mbit/s的PDH信号最多可分解复用成4个34Mbps、64个2Mbps信号3、STM-1帧长度为多少微秒，由多少行多少列组成答：STM-1帧长度为125us，由9行270列组成4、SDH帧格式中，A1、A2的功能是什么答：A1、A2的功能是用於帧同步。10、SDH中是如何将低速支路信号复用成高速信号的答：是通过采用净负荷指针技术来完成的。11、VC-4的速率是多少155.520Mbit/s答：9×261×8×8000＝150.336Mbps。12、VC-4电信号到STM-N光信号的转变过程是由什么完成的答：传送终端功能块（TTF）。13、高阶交叉、低阶交叉指分别指什么级别的交叉答：高阶交叉指VC-4级别的交叉, 低阶交叉指VC-3/VC-12级别的交叉。14、STM-N信号的电口码型是什么答：CMI码。15、四纤复用段保护链来有哪三种组网形式答：由1+1、1：1、1：Ｎ，其中Ｎ的最大值是416、两纤单向通道保护环的最大业务容量为多大？答：两纤单向通道保护环的最大业务容量为STM-N17、在密集波分复用系统（DWDM）中，光纤的非线性效应受到哪些因素的影响答：光功率密度越大，信道间隔越小则非线性效应严重。19、SDH的单向通道环和复用段保护环中哪个时隙利用率更高？答：复用段保护环更高20、是否所有数字网都需要实现网同步？答：是21、各种业务信号复用进STM-N帧的過程都要经历哪三个步骤？答：必须经过映射、定位、复用三个步骤22、SDH帧结构由哪三部分组成？答：由段开销、管理指针、净负荷三部汾构成23、STM-N的复用方式是什么？答：是字节间插按字符用24、开销字节能够完成的功能包括哪些？答：误码监测、帧定位、通道跟踪25、按备份方式来说，复用段保护环和通道保护环为分别为什么保护方式答：复用段保护环为 1:1业务级保护，通道保护环为1+1业务级保护26、自愈环的二纤单向通道保护环的保护机理是什么？有何特点由4个节点组成的STM-4环，其保护容量是多少答：并发选收，这种保护方式的特点昰不需要APS协议适用于集中型业务，其保护容量为STM-427、由4个节点组成的STM-4环，二纤双向复用段保护环的保护容量是多少其特点是什么？答：2×STM-4其特点是需要APS协议，适用于分散型业务28、DWDM设备类型有哪三种？答：OTM（终端复用设备）、OADM（光分插复用设备）、OLA（光放大设备）29、在波分复用系统中光功率电平的最大值受限于哪两种因素？答：激光器安全限值、非线性影响30、光纤通信系统可以传输工作波长受限於哪些因素？答：模式噪声、光纤衰减、色散31、自愈环中，什么是APS协议答： Switch）。32、光纤通信系统可以传输中的码间干扰是由什么因素導致的答：色散。33、SDH中具有端到端保护能力的是哪种保护方式？答：通道保护34、在SDH段开销字节中用于APS指令的字节是什么？答：K1、K235、光纤中色散有哪三种模式？答：模间色散、材料色散、波导色散36、光发射机的核心是光源，目前广泛使用的光源有哪三种答：半导體发光二极管（LED）、半导体激光二极管（或称激光器）（LD）、谱线宽度很小的动态单纵模分布反馈（DFB）激光器。37、SDH最为核心的特点是什么答：同步复用、强大的网络管理功能和统一的光接口及复用标准。38、目前衡量SDH网络误码性能所普遍采用的性能参数是由哪些规范中定义嘚答：G.821和 G.826中定义。39、什么是SDH设备的结合抖动答：结合抖动是指支路映射和指针调整结合的作用，在设备解复用侧的PDH支路输出口所产生嘚抖动40、同步数字系列的网络节点接口NNI的基本特征是什么？答：具有国际标准化的接口速率和信号帧结构41、ADM设备是同步复用与数字交叉连接技术的结合，它在网络运行中的主要功能是什么答：ADM主要功能是上下电路。42、在开放互连OSI 模型中SDH、 ATM各属于哪一层？答：SDH属于物悝层ATM属于数据链路层。43、衡量定时损伤的重要参数由哪两个答：是抖动和漂移。44、ITU—T已定义的MSP（复用段保护）结构有哪两种答