[发明专利]一种基于时域迭代的单边带信号恢复算法

说明书

本发明涉及一种基于时域迭代的单边带信号恢复算法，利用满足最小相位条件的单边带信号的单边带特性和直流特性，在时域通过FIR滤波器来实现单边带信号的迭代产生，并不断更新出相位值。经过几次迭代后，产生的单边带信号的幅度趋近于接收到的幅度值，并且由于满足最小相位条件的单边带信号的幅度和相位之间满足KK关系，则单边带信号的相位得到了恢复，即能够重构出单边带信号。通过低复杂度的FIR滤波器在时域实现单边带信号的迭代产生，迭代更新相位值并最终恢复出原来的单边带信号，从而消除SSBI的影响；本发明也无需进行上采样和下采样，并且避免了迭代过程中的FFT/IFFT变换对，使得接收端的计算复杂度得到了进一步的降低。

技术领域

本发明涉及光通信系统、高速光信号处理技术领域，更具体地，涉及一种基于时域迭代的单边带信号恢复算法。

背景技术

在单边带直接检测系统中存在的主要问题是，单边带信号经过单个光电二极管PD直接检测后会引入信号间拍频干扰(Signal-to-Signal Beating Interference,SSBI)，这将严重破坏接收端对信号的线性接收。目前，基于Kramers-Kronig(KK)接收机来消除SSBI的方案得到了广泛的关注。满足最小相位条件的单边带信号经过直接检测后，接收到的强度信号与单边带信号的相位之间存在着KK关系。因此，采用KK算法可以恢复出单边带信号的相位信息，从而重构出单边带信号。但是，传统的KK算法中包含了对数和指数运算等非线性运算，会导致信号频谱的展宽，则接收到的信号在进行KK运算之前需要先进行上采样，在经过KK算法之后再进行下采样，这会导致接收端的计算复杂度增加。因此，目前KK接收机在实际中的应用还具有一定的难度。

利用满足最小相位条件的单边带信号的单边带特性和直流特性，一种基于频域迭代的单边带信号恢复方案也可以有效消除SSBI的影响，如Optical Signal PhaseRetrieval With Low Complexity DC-Value Method,journal of lightwave technolgy,vol.38,no.16,august 15.2020。通过在频域迭代过程中反复使用最小相位信号的单边带和直流特性，来不断产生单边带信号并更新相位值，最终使重构的单边带信号的幅度大小逼近接收到的幅度值，且由于满足最小相位条件的单边带信号的幅度与相位之间存在KK关系，经过几次迭代后就可以恢复出单边带信号的相位值，从而重新构造出原来的单边带信号。相比于传统的KK接收机，基于频域迭代算法来恢复单边带信号的算法由于避免了非线性运算，因此不需要进行上采样和下采样，其计算复杂度相比于KK算法得到了降低，但是由于迭代过程是在频域实现的，因此在每次迭代过程中都需要通过离散傅里叶变换和离散傅里叶逆变换(FFT/IFFT)来实现时频域的转换，还是存在复杂度高的问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的至少一个缺陷，提供一种基于时域迭代的单边带信号恢复算法，有效消除SSBI的影响，使得接收端的计算复杂度得到了进一步的降低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于时域迭代的单边带信号恢复算法，包括：

发射端：伪随机比特序列映射为16-QAM的星座点，经过调制后产生实数的DFT-SDMT信号，并进行预均衡；对该信号做希尔伯特变换得到单边带的DMT信号；然后对单边带信号进行色散预补偿；最后将单边带信号实部和虚部分别输入到数/模转换器DAC中进行量化，经过电放大器放大后加载到IQ调制器中进行光信号的调制；

光传输系统：发射端激光器经过一个光耦合器OC将激光分为两路，一路激光输入到IQ调制器中，用于信号的调制；另一路作为光载波，通过另一个光耦合器OC与调制后的光信号耦合在一起，得到光单边带信号；进入光纤传输前，信号先由一个掺铒光纤光放大器EDFA进行放大，来调整信号的入纤功率，经过光纤传输后再对衰减的信号进行放大，然后使用光滤波器滤除信号带外的噪声；进入光电二极管PD之前，通过衰减器来调节信号的接收功率；