[发明专利]用于偏振复用系统解复用两次固定点实数解复用分离方法

权利要求书

1.用于偏振复用系统解复用两次固定点实数解复用分离方法，其特征在于步骤如下：

A.所采用的偏振分集相干接收机包括：两个偏振分束器、两个90°光学混频器和四个平衡探测器；

该偏振分集相干接收机置于QPSK-CO-PDM传输系统接收端；

B.步骤如下：

第一步，QPSK-CO-PDM传输系统的两路数据的QPSK调制：

在QPSK-CO-PDM传输系统发送端将两路数据先分别进行QPSK调制，生成同相和正交分量的信号I_x，Q_x，I_y和Q_y，分别设为f₁(t)，f₂(t)，f₃(t)，f₄(t)，将两路QPSK信号幅度调制到光载波得到光信号E'_x(t)，E'_y(t)，如下式(1)和式(2)所示：

$E_x^{\′}\left(t\right)=A_x{f}_1\left(t\right)e^{{\mathrm{jw}}_{c}t}+{\mathrm{jA}}_x{f}_2\left(t\right)e^{{\mathrm{jw}}_{c}t}---\left(1\right)$

$E_y^{\′}\left(t\right)=A_y{f}_3\left(t\right)e^{{\mathrm{jw}}_{c}t}+{\mathrm{jA}}_y{f}_4\left(t\right)e^{{\mathrm{jw}}_{c}t}---\left(2\right)$

其中，A_x和A_y分别为两个方向的光载波幅值，w_c为光载波频率；

第二步，光信号表达式的转换：

设偏振复用系统的光纤传输矩阵为经光纤传输后的光信号表达式变为如下的式(3)和式(4)，

$E_x^{\′\′}\left(t\right)=a\left(A_x{f}_1\right(t)e^{{\mathrm{jw}}_{c}t}+{\mathrm{jA}}_x{f}_2(t\left)e^{{\mathrm{jw}}_{c}t}\right)+b\left(A_y{f}_3\right(t)e^{{\mathrm{jw}}_{c}t}+{\mathrm{jA}}_y{f}_4(t\left)e^{{\mathrm{jw}}_{c}t}\right)---\left(3\right)$

$E_y^{\′\′}\left(t\right)=c\left(A_x{f}_1\right(t)e^{{\mathrm{jw}}_{c}t}+{\mathrm{jA}}_x{f}_2(t\left)e^{{\mathrm{jw}}_{c}t}\right)+d\left(A_y{f}_3\right(t)e^{{\mathrm{jw}}_{c}t}+{\mathrm{jA}}_y{f}_4(t\left)e^{{\mathrm{jw}}_{c}t}\right)---\left(4\right);$

第三步，计算出QPSK-CO-PDM传输系统接收端的偏振分集相干接收机输出的四个分量：

QPSK-CO-PDM传输系统接收端的本地光源设为：

$E_{LO}\left(t\right)=A_{LO}{e}^{{\mathrm{jw}}_{c}t}---\left(5\right)$

其中，A_LO为本地光源振幅；

经过QPSK-CO-PDM传输系统接收端的偏振分集相干接收机输出的四个分量分别是：

$\begin{array}{c}{I}_x^{\′}\≈\frac{R}{2}\×real\left(E_x^{\′\′}\right(t)\·E_{LO}^{*}(t\left)\right)\\ =\frac{R}{2}\left({\mathrm{aA}}_x{A}_{LO}{f}_1\right(t)+{\mathrm{bA}}_y{A}_{LO}{f}_3(t\left)\right)\end{array}---\left(6\right)$

$\begin{array}{c}{Q}_x^{\′}\≈\frac{R}{2}\×imag\left(E_x^{\′\′}\right(t)\·E_{LO}^{*}(t\left)\right)\\ =\frac{R}{2}\left({\mathrm{aA}}_x{A}_{Lo}{f}_2\right(t)+{\mathrm{bA}}_y{A}_{LO}{f}_4(t\left)\right)\end{array}---\left(7\right)$

$\begin{array}{c}{I}_y^{\′}\≈\frac{R}{2}\×real\left(E_y^{\′\′}\right(t)\·E_{LO}^{*}(t\left)\right)\\ =\frac{R}{2}\left({\mathrm{cA}}_x{A}_{LO}{f}_1\right(t)+{\mathrm{dA}}_y{A}_{LO}{f}_3(t\left)\right)\end{array}---\left(8\right)$

$\begin{array}{c}{Q}_y^{\′}\≈\frac{R}{2}\×imag\left(E_y^{\′\′}\right(t)\·E_{LO}^{*}(t\left)\right)\\ =\frac{R}{2}\left({\mathrm{cA}}_x{A}_{Lo}{f}_2\right(t)+{\mathrm{dA}}_y{A}_{LO}{f}_4(t\left)\right)\end{array}---\left(9\right)$

上式中，R为常量，real()和imag()分别为取实部运算和取虚部运算，等式右端的结果为经过交流耦合和忽略信号强度项|E”_x(t)|²和|E”_y(t)|²的结果，该结果是在本振光强度远远大于信号光强度的条件下得到的；

第四步，对同相分量之间与正交分量之间分别进行串扰消除，恢复原始信号，提高系统的传输可靠性：

根据上述第三步的式(6)到式(9)，可以得到如下结论：

$\left[\begin{array}{c}{I}_x^{\′}\\ I_y^{\′}\end{array}\right]=\frac{LO}{2}\·\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{aA}}_x& {\mathrm{bA}}_y\\ {\mathrm{cA}}_x& {\mathrm{dA}}_y\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{f}_1\left(t\right)\\ f_3\left(t\right)\end{array}\right]=\frac{{\mathrm{RA}}_{LO}}{2}\·\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{aA}}_x& {\mathrm{bA}}_y\\ {\mathrm{cA}}_x& {\mathrm{dA}}_y\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{I}_x\\ I_y\end{array}\right]---\left(10\right)$

$\left[\begin{array}{c}{Q}_x^{\′}\\ Q_y^{\′}\end{array}\right]=\frac{{\mathrm{RA}}_{LO}}{2}\·\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{aA}}_x& {\mathrm{bA}}_y\\ {\mathrm{cA}}_x& {\mathrm{dA}}_y\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{f}_2\left(t\right)\\ f_4\left(t\right)\end{array}\right]=\frac{{\mathrm{RA}}_{LO}}{2}\·\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{aA}}_x& {\mathrm{bA}}_y\\ {\mathrm{cA}}_x& {\mathrm{dA}}_y\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{Q}_x\\ Q_y\end{array}\right]---\left(11\right)$

以上两式说明：当两路复数偏振信号光在光纤链路中传输时，偏振模色散、偏振相关损耗以及偏振模耦合引起的两个复数信号间发生的串扰，可近似认为是分别发生在两者的同相分量之间与正交分量之间，因此，采用两次固定点实数解复用算法对同相分量之间与正交分量之间分别进行串扰消除，恢复原始信号，提高QPSK-CO-PDM传输系统的传输可靠性。