同时校准相干光收发机频率响应和IQ时延差的方法及系统与流程

同时校准相干光收发机频率响应和iq时延差的方法及系统
技术领域
1.本发明属于通信领域，更具体地，涉及同时校准相干光收发机频率响 应和iq时延差的方法及系统。


背景技术：

2.超过100gbaud的高阶qam(quadrature amplitude modulation，正交 振幅调制)信号传输对于相干光收发机中的各种损伤(如iq失衡、iq时延 差)十分敏感。尤其是当相干光收发机带宽受到限制时，对于这些缺陷更 加敏感。在接收端，各种强力的均衡技术可以有效的减轻这些损伤的影响， 然而残留损伤的影响仍然对高速高阶qam信号有较大的影响。例如，在误 码率为1e-3处，即便使用了典型的蝶形fir(finite impulse response，有 限冲激响应)均衡器，10gbaud 64qam信号对于iq时延差的容忍度也小 于5ps。因此，在下一代相干光纤通信系统中，相干光收发机的精确校准是 十分必要的。
3.目前关于相干光收发机校准的研究有很多，例如通过扫频实现相干光 发射机的iq时延差和频率响应的校准。然而，目前的研究仅能单独实现相 干光发射机或接收机的校准，同时实现相干光收发机的校准仍有较大的挑 战性。并且，相干光发射机和相干光接收机的iq时延差对信号的影响是不 同的，分离相干光收发机的iq时延差也有较大的挑战性。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种同时校准相 干光收发机频率响应和iq时延差的方法及系统，其目的在于一次性同时测 量相干光收发机的频率响应和相干光收发机iq时延差，由此解决相干光收 发机同时校准并分离相干光发射机和相干光接收机iq时延差的技术问题。
5.为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种同时校准相干光收发 机频率响应和iq时延差的方法，包括以下步骤：
6.在发射端，将在频域具有交织关系的两路多音电信号分别输入相干光 发射机的ti和tq两条支路中，包括：
7.所述在频域具有交织关系的两路输入多音电信号分别表示为：
[0008][0009][0010]
其中，2δf表示在频域具有交织关系的两路输入多音电信号的频率间 隔，φn为预设的已知随机相位，n为根据校准带宽设定的正整数，满足在 频域具有交织关系的两路输入多音电信号的最大频率2nδf覆盖到相干光 收发机带宽。
[0011]
在接收端，分别从ri和rq两条支路同时接收到两路输出多音电信号， 得到ti和tq
以及ri和rq各支路的幅度响应和相位响应，包括：
[0012]
从相干光接收机接收到的两路输出多音信号表示为：
[0013][0014][0015]
其中，ri(t)、rq(t)分别表示相干光接收机ri、rq两支路接收的多音 电信号，显然ri(t)包含相干光发射机ti支路的发射信号以及tq支路的串 扰信号，rq(t)包含相干光发射机tq支路的发射信号以及ti支路的串扰信 号；θ表示信号光与本振光的相位差，α
xy,n
表示接收多音信号第n个频点 的幅度，表示接收多音信号第n个频点的相位，x,y＝i,q。通过对ri(t)、 rq(t)进行傅里叶变换得到相干光收发机各支路的幅度响应和相位响应：
[0016]
α
xy
(f)＝abs(fft(rx(t)))|
xy
[0017][0018]
其中，abs()表示取绝对值，angle()表示取角度，fft()表示傅里叶变 换，φn为预设的已知随机相位。例如，abs(fft(ri(t)))|
iq
表示ri(t)进行傅 里叶变换后，得到的频谱中包含的多音信号，提取其中属于q支路发射的 多音信号来取绝对值，得到幅度相应α
iq
(f)。
[0019]
由所述各支路的幅度响应和相位响应得到相干光收发机的频率响应和 iq时延差后，在发射端对待发送数据根据频率响应进行预补偿，在接收端 进行iq时延差补偿，包括：
[0020]
相干光发射机和相干光接收机的iq时延差为：
[0021][0022][0023]
相干光收发机的i支路和q支路的频率响应hi(f)、hq(f)可以表示为：
[0024][0025][0026]
[0027]
获得相干光收发机的频率响应h(f)与iq时延差后，在发射端根据相干 光收发机的频率响应进行校准，即让ti支路的发送数据通过一个形式为的滤波器，让tq支路的发送数据通过一个形式为的滤波器， 可补偿由于相干光收发机带宽限制引起的幅度和相位失真，以及相干光发 射机端由于射频线长度不一致引起的发射端iq时延差tx
skew
。
[0028]
在接收端，根据测量得到的接收端iq时延差rx
skew
对相干光接收机接 收到的电信号进行校准，可补偿由于接收端射频线长度不一致引起的iq时 延差。
[0029]
第二方面，本发明提供了一种同时校准相干光收发机频率响应和iq时 延差的系统，包括：计算机可读存储介质和处理器；
[0030]
所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
[0031]
所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令， 执行本发明第一方面所述的同时校准相干光收发机频率响应和iq时延差的 方法。
[0032]
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有 以下有益效果：
[0033]
1、本发明提供的同时校准相干光收发机频率响应和iq时延差的方法， 实现了相干光收发机频率响应和iq时延差的同时测量，其中iq时延差包 括相干光发射机的iq时延差和相干光发射机的iq时延差；
[0034]
2、本发明提供的同时校准相干光收发机频率响应和iq时延差的方法， 实现了相干光发射机的iq时延差和相干光接收机的iq时延差的同时测量；
[0035]
3、本发明提供的同时校准相干光收发机频率响应和iq时延差的方法， 可以根据测得的相干光收发机频率响应对待发送数据进行预补偿，可预补 偿由于相干光收发机的带宽限制以及相干光发射机的iq时延差引起的信号 失真；可以根据测得的相干光接收机的iq时延差对接收数据进行后补偿， 可补偿由于相干光接收机的iq时延差引起的信号失真。
附图说明
[0036]
图1是本发明的方案流程图；
[0037]
图2是典型背靠背相干光通信系统图；
[0038]
图3是相干光发射机i支路输入多音信号频谱图；
[0039]
图4是相干光发射机q支路输入多音信号频谱图；
[0040]
图5是相干光发射机发送的iq交织多音信号频谱图；
[0041]
图6是相干光接收机i支路接收信号频谱图；
[0042]
图7是相干光接收机q支路接收信号频谱图。
具体实施方式
[0043]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，
对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的 本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可 以相互组合。
[0044]
本发明提供了一种同时校准相干光收发机频率响应和iq时延差的方 法，如图1所示，包括：
[0045]
在发射端，将在频域具有交织关系的两路多音电信号分别输入相干光 发射机的ti和tq两条支路中。
[0046]
典型的背靠背相干光通信系统如图2所示，其各节点a～e的典型频谱 图如图3～图7所示。根据相干光收发机的带宽特性，确定iq交织多音信号 的频率间隔和单音信号的最大频率。
[0047]
iq交织的多音信号可表示为：
[0048][0049][0050]
其中，2δf表示i、q多音信号的频率间隔，φn为预设的已知的随机相 位，n为根据校准带宽设定的正整数，满足在频域具有交织关系的两路输 入多音电信号的最大频率2nδf覆盖到相干光收发机带宽。
[0051]
生成的ti(t)、tq(t)在频域上是交错的，如图3、图4所示，将ti(t)、 tq(t)作为相干光发射机ti支路、tq支路的输入信号。传输过程中的iq交 织多音信号如图5所示。
[0052]
在接收端，从相干光接收机的ri和rq支路同时接收到两路电信号。 由于相干光传输的混叠效应，接收到的电信号将携带整个收发机传输损伤 特性。因此，可得到ti和tq以及ri和rq各支路的幅度响应和相位响应， 包括：
[0053]
在光背靠背并且使用同源激光器的情况下，不考虑激光器频偏的影响， 接收端经过相干光接收机得到的电信号如图6、图7所示，其可以表示为：
[0054][0055][0056]
其中，ri(t)、rq(t)分别表示相干光接收机i、q两支路接收的电信号， θ表示信号光与本振光的相位差，α
xy,n
表示接收多音信号中信号第n个频 点的幅度，表示接收多音信号中第n个频点的相位，x,y＝i,q。通过对ri(t)、rq(t)进行傅里叶变换得到相干光收
发机的各支路(ti到ri、ti到 rq、tq到ri以及tq到rq)的幅度响应和相位响应：
[0057]
α
xy
(f)＝abs(fft(rx(t)))|
xy
[0058][0059]
其中，abs()表示取绝对值，angle()表示取角度，fft()表示傅里叶变 换，φn为预设的已知随机相位。例如，abs(fft(ri(t)))|
iq
表示ri(t)进行傅 里叶变换后，得到的频谱中包含的多音信号，提取其中属于q支路发射的 多音信号来取绝对值，得到幅度相应α
iq
(f)。
[0060]
由所述各支路的幅度响应和相位响应得到相干光收发机的频率响应和 iq时延差后，在发射端对待发送数据根据频率响应进行预补偿，在接收端 进行iq时延差补偿，包括：
[0061]
相干光发射机和相干光接收机的iq时延差可为：
[0062][0063][0064]
相干光收发机i支路和q支路的频率响应hi(f)、hq(f)表示为：
[0065][0066][0067][0068]
获得相干光收发机的频率响应h(f)与iq时延差后，在发射端根据相干 光收发机的频率响应进行校准，即让ti支路的发送数据通过一个形式为的滤波器，让tq支路的发送数据通过一个形式为的滤波器， 可补偿由于相干光收发机带宽限制引起的幅度和相位失真，以及相干光发 射机端由于射频线长度不一致引起的发射端iq时延差tx
skew
。
[0069]
在接收端，根据相应的接收端iq时延差rx
skew
对相干光接收机接收到 的电信号进行校准，可补偿由于接收端射频线长度不一致引起的iq时延差。
[0070]
本发明还提供了一种同时校准相干光收发机频率响应和iq时延差的系 统，包括：计算机可读存储介质和处理器；
[0071]
所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
[0072]
所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令， 执行上述的同时校准相干光收发机频率响应和iq时延差的方法。
[0073]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等 同替换和改进等，均应包
含在本发明的保护范围之内。