[发明专利]概率整形星座调制相干光通信系统中盲偏振解复用的方法

说明书

本发明公开了一种概率整形星座调制相干光通信系统中盲偏振解复用的方法，包括步骤：统计发射端信号在Stokes空间的s₀分量的分布，确定两个筛选区间；对接收端信号计算其Stokes向量；从接收端信号中筛选出处于两个筛选区间的样本集G1、G2；拟合出G1在Stokes空间构成的平面，并以此平面为界面将G2在Stokes空间分割成两簇样本，分别拟合出两簇样本对应的两个平面和相应的法向量，并对这两个法向量进行平均，得到最终法向量；由最终法向量变换成偏振旋转逆矩阵，与接收端信号相乘完成偏振解复用。本发明无需在发送端插入训练序列，在概率整形星座调制相干光通信系统中通过估计Stokes空间中多个平面的法向量，实现高性能的偏振解复用，从而提升相干光通信系统的通信质量。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，特别涉及一种概率整形星座调制相干光通信系统中盲偏振解复用的方法。

背景技术

偏振复用相干光通信技术通过在光的两个正交偏振态上同时传输信息，从而增加通信网络的容量。但是，偏振复用的光信号经光纤传输时受偏振模色散的影响，其偏振状态发生随机旋转。因此，在接收端需对时变的偏振旋转进行估计和补偿，从而实现对偏振复用信号的解复用。一种偏振解复用的方式是利用数据在Stokes空间中的分布识别出传输所需的偏振旋转矩阵，具体可参考文献：Szafraniec B.,et al.,Polarizationdemultiplexing in Stokes space,Optics Express,18.17(2010):17928-17939，及MugaN.J.,et al.,Adaptive 3-D Stokes space-based polarization demultiplexingalgorithm,Journal of Lightwave Technology,32.19(2014):3290-3298。

另一方面，为进一步提升光通信系统容量，近年来概率整形星座调制技术被逐步引入相干光通信领域。相比于等概率分布的传统星座，概率整形星座能够实现更加逼近香农理论极限的传输容量。将偏振复用技术与概率整形星座结合是目前光通信研究领域的热点，具体可参考文献：Buchali F.,et al.,Probabilistically shaped QAM forindependent reach,spectral efficiency and bit-rate adaptation,42nd EuropeanConference on Optical Communication,VDE,2016。但是，在概率整形星座调制相干光通信系统中，将所有符号对应的样本全部映射到Stokes空间无法实现偏振解复用。一种解决方案是将参与偏振旋转矩阵估计的样本限定为最低强度符号对应的样本，具体可参考文献：Dris S.,et al.,Blind Polarization Demultiplexing and Equalization ofProbabilistically Shaped QAM.Optical Fiber Communication Conference,OpticalSociety of America,2019。然而，由于概率整形后的低强度符号样本远小于全部的样本数，概率整形星座调制下的上述算法的估计精度因样本数下降而受到影响。

发明内容

为了解决现有针对等概率分布星座设计的基于Stokes空间的盲偏振解复用方法在概率整形星座下不适用的问题，本发明提出一种概率整形星座调制相干光通信系统中盲偏振解复用的方法，该方法不仅仅利用最低强度符号——“内圈QPSK”对应的样本点，而且通过计算特定的概率密度函数筛选出次低强度符号，从而实现利用更多样本点更准确地估计出偏振旋转逆矩阵。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种概率整形星座调制相干光通信系统中盲偏振解复用的方法，步骤为：

S1：统计发射端偏振复用信号在Stokes空间的s₀分量的分布，确定第一筛选区间和第二筛选区间；

S2：对经信道传输后发生了随机偏振旋转的接收端偏振复用信号，计算其对应的Stokes向量；