引用本文:

隋亮,刘洋,黄丽艳,等. 基于简化的两级强度特性调制格式识别算法研究[J]. 光通信技术,2020,44(9):23-26.

基于简化的两级强度特性调制格式识别算法研究

隋 亮1,刘 洋2,黄丽艳2,吴剑军2,成炬新2,龙 函2*,段明雄2

(1. 南方电网能源发展研究院有限责任公司,广州 510530;2. 武汉光迅科技股份有限公司,武汉 430205)

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摘要:未来弹性光网络要求网络源节点的发射端能够根据链路的传输性能以及用户的多样化需求,动态地改变传输信号的调制格式以及符号率。提出了一种基于简化的两级强度特性调制格式识别算法,通过Godard's误差区分正交相移键控(QPSK)信号,再使用强度噪声方差进一步区分16阶正交幅度调制(16QAM)和64QAM。研究结果表明:物理数据模型-正交相移键控(PDM-QPSK)、PDM-16QAM和PDM-64QAM等高阶调制格式信号的最小所需光信噪比(OSNR)值低于7%前向纠错(FEC)理论阈值(误码率为3.8×10-3)时,能够实现100%的正确识别率,且所提的方案所需的符号数相对较少。

关键词:相干光纤通信;调制格式识别;弹性光网络;光性能监测;数字信号处理

中图分类号:TN256  文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)09-0023-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.09.005

0 引言
      为满足日益增长的网络业务需求,下一代弹性光网络需根据传输链路的性能以及用户的需求,动态地改变发射端信号调制格式、符号率等相关参数。在接收端,需要对信号调制格式、符号率等相关参数自适应地获取,以便实现信号的优化解调。近年来,智能化的调制格式识别算法已经得到光通信领域科研工作者的广泛关注。调制格式识别算法可以自适应地判别未知信号的调制格式信息[1],并且将获取的调制格式信息提供给随后的调制格式相关的信号解调算法。由于目前的相干接收机对不同调制格式信号开发了不同的信号处理算法(如偏振解复用算法、光信噪比(OSNR)监测算法、频偏补偿算法、载波相位恢复算法和信号解映射算法等),无法实现对所有调制格式通用。因此,调制格式识别算法的研究在信号解调过程中尤为关键。

      近年来,国内外光通信领域的研究人员提出了大量有效的调制格式识别方案。具体如下:①基于信号功率分布的调制格式识别方案[2],该方案可实现多种正交振幅调制(QAM)格式的识别,但需要提前预知调制格式的OSNR信息。②基于峰均值功率比的调制格式识别方案[3],该方案也需要提前预知OSNR信息,同时需要附加的硬件(功率计、滤波器等)辅助识别。③基于斯托克斯空间的调制格式识别方案[4],由于斯托克斯空间映射过程中受噪声影响较为严重,因此该方案在识别高阶调制格式方面具有一定难度。④基于数字频率辅助的调制格式识别方案[5],该方案需要在发射端添加导频信息,这会给整个光网络带来一定的复杂度。
⑤基于神经网络的调制格式识别方案[6],该方案具有很好的调制格式识别性能,但是神经网络需要大量的前期训练,一定程度上提升了识别的复杂度。
       因此,一种简单的、能够识别高阶调制格式的算法非常重要。本文提出一种基于简化的两级强度特性调制格式识别算法。

3 结束语
       本文提出了一种基于简化的两级强度特性调制格式识别算法。该算法在112 Gb/s PDM-QPSK、224 Gb/s PDM-16QAM和336 Gb/s PDM-64QAM的传输系统中得到验证。研究结果表明:本文提出的调制格式算法对于3种调制格式实现100%的识别率所需的最小OSNR值低于7%FEC理论极限;同时,相对于其它使用信号强度相关信息的方法,本算法实现100%的识别率所需的符号数相对较少。其中,PDM-QPSK仅需要2000个符号数,PDM-16QAM和PDM-64QAM分别需要3000和4000个符号数。因此,本文提出的算法仅需要简单地计算调制格式的Godard's误差和强度噪声方差,就可实现不同调制格式识别。该识别算法将有潜力为下一代弹性光网络带来便利。