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相干接收原理及补偿算法

相干接收原理及补偿算法. 演讲人：赵源 北京邮电大学 Open Internet Laboratory. Outline. 相干接收原理 DSP 结构 色散（ CD ）补偿 Phase offset recovery PMD compensation. Outline. 相干接收原理 DSP 结构 色散（ CD ）补偿 Phase offset recovery PMD compensation. 相干接收原理 -1. MZM 输出的光信号是单偏振的，容易进行偏振复用 E x , E y 是 x,y 偏振态上的光电场（光信号）

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相干接收原理及补偿算法

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Presentation Transcript

  1. 相干接收原理及补偿算法 演讲人：赵源 北京邮电大学 Open Internet Laboratory

  2. Outline • 相干接收原理 • DSP结构 • 色散（CD）补偿 • Phase offset recovery • PMD compensation

  3. Outline • 相干接收原理 • DSP结构 • 色散（CD）补偿 • Phase offset recovery • PMD compensation

  4. 相干接收原理-1 • MZM输出的光信号是单偏振的，容易进行偏振复用 • Ex , Ey是x,y偏振态上的光电场（光信号） • PDM-QPSK，在x,y两个偏振方向上分别对I，Q路进行调制，运用全部自由度 • Ix = Re{Ex}, Qx = Im{Ex}, Iy = Re{Ey}, Qy = Im{Ey},

  5. 相干接收原理-2 • 在传输过程中，信号受到CD,PMD,NL等因素影响，接收端PBS对不准信号偏振态，偏振态互相耦合，接收端Ex , Ey Ex’, Ey’ • 相干接收，一般用零差接收机(homodyne receiver), fLO = fcarrier, • 两个90°混频器(optical hybrid)分别接收Ex’, Ey’两个偏振态上的信号, 得到Ix’ = Re{Ex’}, Qx’ = Im{Ex’}, Iy’ = Re{Ey’}, Qy’ = Im{Ey’} • Ix’ ,Qx’ ,Iy’ ,Qy’ 经过2sample/symbol的ADC抽样变成数字信号，经过DSP电路处理，希望得到Ix, Qx, Iy, Qy即发送的信息。

  6. Outline • 相干接收原理 • DSP结构 • 色散（CD）补偿 • Phase offset recovery • PMD compensation

  7. DSP结构图-1 • 一般情况：先补偿色散，再补偿PMD，然后carrier recovery • 判决结果可以反馈给蝶形滤波器和carrier recovery module来更新滤波器权值

  8. DSP结构图-2 • 图中，xin = Ex’ , yin = Ey’ , i1, i2, i3, i4 分别是Ix’ ,Qx’ ,Iy’ ,Qy’ • 色散补偿模块，使用慢变的数字滤波器 • 蝶形自适应滤波器，用于polarization recovery and de-multiplexing, polarization mode dispersion (PMD) compensation as well as residual CD compensation.

  9. Outline • 相干接收原理 • DSP结构 • 色散（CD）补偿 • Phase offset recovery • PMD compensation

  10. 色散补偿 • CD是线性效应，光纤信道的传递函数为： • :色散参数， • L：光纤长度 • 可以在频域色散均衡(frequency domain dispersion equalization, FDE)也可以在时域色散均衡(time domain dispersion equalization, FDE)

  11. Outline • 相干接收原理 • DSP结构 • 色散（CD）补偿 • Phase offset recovery • PMD compensation

  12. Phase offset recovery-1 • Phase offset后果： 没有phase offset时的星座点位置 有phase offset后星座点位置 phase offset. Phase offset使得星座图旋转一个角度

  13. Phase offset – 补偿方法：Mth power method

  14. PMD补偿-1 • 蝶形自适应滤波器，用于polarization recovery and de-multiplexing, polarization mode dispersion (PMD) compensation as well as residual CD compensation. 权值的更新算法可以是CMA，DD-LMS • 优化FIR滤波器的权值： hxx, hxy, hyx, hyy, • 我理解：自适应滤波是 一种最优化算法， 最小化某几个目标函数

  15. PMD补偿-Constant Modulus Algorithm (CMA)算法-1 • 最小化： • 最小化时满足： • 用随机梯度算法，用如下方法改变权值

  16. PMD补偿-Constant Modulus Algorithm (CMA)算法-2 • 当达到最小化时， • 星座图落在单位圆上 • 之后用phase offset recovery可以把落在单位圆上的星座点移到正确的点上 • 蝶形自适应滤波器，用于polarization recovery and de-multiplexing, polarization mode dispersion (PMD) compensation as well as residual CD compensation. • CMA的最主要作用是使解耦合，对准发射的Ex，Ey偏振态。

  17. PMD补偿- DD-LMS算法 • 一旦CMA算法收敛，眼图睁开，均衡器可以进入decision directed mode，用decision directed least mean squared (DD-LMS) 算法：

  18. Question？

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