[发明专利]相干光纤偏分复用系统中极端场景下的均衡方法及设备

说明书

本发明提供一种相干光纤偏分复用系统中极端场景下的均衡方法及设备。所述方法包括：将具有偏振旋转RSOP与偏振模色散PMD联合效应的光纤信道进行分段构造，以获得先RSOP后PMD的等价两段结构的信号损伤模型；基于所述信号损伤模型，将经过光纤信道的损伤信号符号序列进行分窗截取，获取分窗信号；利用Kalman滤波器均衡算法对所述分窗信号的PMD损伤在频域进行PMD补偿，对所述分窗信号的RSOP损伤在时域进行RSOP补偿。本发明在RSOP的速度高达兆弧度每秒且PMD的差分群时延几倍于符号周期的情况下，完成信号的均衡补偿工作。误差向量幅度均远低于前向纠错容限，并随光信噪比变化表现良好。

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种相干光纤通信偏分复用系统中极端场景下的均衡方法及设备。

背景技术

受互联网业务的爆炸式增长驱动，作为传输骨干网的光通信系统和网络也得到了迅猛发展。时分复用(Time division multiplexing，TDM)，波分复用(Wavelengthdivision multiplexing，WDM)，偏振复用(Polarization division multiplexing，PDM)和高阶调制格式等技术的出现，大大提高了光通信系统的容量与频谱效率。偏振效应，如偏振态变化(也称偏振旋转，Rotation of state of polarization，RSOP)、偏振模色散(Polarization mode dispersion，PMD)、偏振相关损耗(Polarization dependent loss，PDL)造成信号损伤，以及偏分解复用的困难，在现有的100G相干偏分复用光纤通信系统中，恒模算法(Constant Modulus Algorithm，CMA)是最常用的MIMO(Multiple-input andmultiple-output)算法，它能解决一定程度的偏振效应的均衡问题，但是对于一些极端场景下的偏振效应影响，恒模算法将失效。

这些极端的场景之一是作为传输系统一部分的架空光缆、甚至埋地光缆遭到雷电电击时产生的快速偏振旋转和偏振模色散的快速变化；以及雷击产生的强磁场造成的瞬间法拉第偏振旋转效应。光纤偏振瞬间SOP的变化造成的相干接收机失锁的情况，可以在十几毫秒内达到每秒几十万、甚至是几百万弧度变化，随后经历几毫秒的慢速驰豫恢复。另外一些老旧光纤的PMD非常大，群时延(differential group delay，DGD)可达200ps，对于28Gbaud符号速率的光纤通信系统，DGD相当于5倍多的符号周期。当大DGD的PMD和快速RSOP结合在一起时，通常的MIMO算法对于偏振效应的均衡几乎无能为力。由于PMD在斯托克斯空间里是个矢量，其大小为DGD，方向是慢主态(Princepal state of polarization，PSP)。即使小DGD的PMD与SOP结合，快速SOP变化会造成PSP的快速变化，使常规算法对PMD均衡的失效。因此，寻找一种能够快速联合处理大PMD与快速RSOP均衡问题的算法是非常有意义的，使相干接收机即使在极端场景下都能够完成偏振效应的均衡。

基于CMA的MIMO算法能够解决大DGD的补偿，不能解决快速RSOP，以及由快速RSOP引起的快速PSP的变化。近来提出的结合Kalman滤波器的算法，可以解决快速RSOP的均衡问题，但是由于只在时域进行DGD的补偿，不能补偿大DGD的PMD(DGD引起的光信号损伤来源于频域每个频率分量造成不同的相位延迟，在时域只能补偿载频处相位延迟，而对于其它频率组分，只能部分补偿)。

发明内容

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的相干光纤通信偏分复用系统中极端场景下的均衡方法。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种相干光纤通信偏分复用系统中极端场景下的均衡方法，包括：

将具有偏振旋转RSOP与偏振模色散PMD联合效应的光纤信道进行分段构造，以获得先RSOP后PMD的等价两段结构的信号损伤模型；