[发明专利]应用于相干光纤通信系统的实数非线性均衡方法及装置

说明书

本发明公开了一种应用于相干光纤通信系统的实数非线性均衡方法及装置，涉及相干光纤通信领域。该方法包括以下步骤：将接收端两个偏振态信号的实部和虚部分开，采用实数均衡的方式，来计算接收信号的伏尔泰拉核，实现均衡光纤传输过程中的非线性损伤。本发明能降低长距离传输中光纤非线性效应所带来的影响，从而进一步提升骨干网的传输性能，并延长传输距离。

技术领域

本发明涉及相干光纤通信领域，具体是涉及一种应用于相干光纤通信系统的实数非线性均衡方法及装置。

背景技术

相干光纤通信(Coherent fiber communication)的一个最主要的优点是相干检测能改善接收机的灵敏度。在相同的条件下，相干接收机比普通接收机提高灵敏度约20dB，可以达到接近散粒噪声极限的高性能，因此也增加了光信号的无中继传输距离。

相干光纤通信主要利用了相干调制和外差检测技术。相干调制就是利用要传输的信号来改变光载波的频率、相位和振幅，而不象强度检测那样只是改变光的强度，这就需要光信号有确定的频率和相位，而不象自然光那样没有确定的频率和相位，即应是相干光。激光就是一种相干光。外差检测就是利用一束本机振荡产生的激光与输入的信号光在光混频器中进行混频，得到与信号光的频率、相位和振幅按相同规律变化的中频信号。

相干光纤通信在发送端采用外调制方式将信号调制到光载波上进行传输，当信号光传输到达接收端时，首先与一本振光信号进行相干耦合，然后由平衡接收机进行探测。相干光通信根据本振光频率与信号光频率不等或相等，可分为外差检测和零差检测。外差检测的光信号经光电转换后，获得的是中频信号，还需二次解调，才能被转换成基带信号。零差检测的光信号经光电转换后，被直接转换成基带信号，不用二次解调，但它要求本振光频率与信号光频率严格匹配，并且要求本振光与信号光的相位锁定。

相干光纤通信的另一个主要优点是可以提高接收机的选择性。在直接探测中，接收波段较大，为抑制噪声的干扰，探测器前通常需要放置窄带滤光片，但其频带仍然很宽。在相干外差探测中，探测的是信号光和本振光的混频光，因此只有在中频频带内的噪声才可以进入系统，而其它噪声均被带宽较窄的微波中频放大器滤除。可见，外差探测有良好的滤波性能，这在星间光通信的应用中会发挥重大作用。此外，由于相干探测优良的波长选择性，相干接收机可以使频分复用系统的频率间隔大大缩小，即DWDM(Dense WavelengthDivision Multiplexing，密集波分复用)，取代传统光复用技术的大频率间隔，具有以频分复用实现更高传输速率的潜在优势。

随着相干探测技术和数字信号处理的引入，很多光纤链路的损伤包括色散、偏振模色散都可以通过数字信号处理的方法进行补偿，因为相干探测技术可以完整的将光场收下来。将接收到的复数信号输入到基于恒模算法的有限冲击响应的滤波器中，通过对有限冲击响应滤波器的系数进行更新。当达到足够多的更新次数的时候，可以利用有限冲击响应滤波器的系数对接收到的复数信号进行均衡，并在均衡的同时对有限冲击响应滤波器的系数进行更新。然而，这种方案只考虑了相干光纤通信系统的线性损伤，例如色散、偏振模色散等。在长距离骨干网的相干光纤通信系统中，随着传输距离的提升，相干光纤通信系统的性能会受到光纤非线性效应的影响。因此这种传统的信道均衡方案也限制了相干光纤通信系统的传输距离和性能的进一步提升。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

为了克服相干光纤通信系统中光纤非线性效应带来的影响，传统的数字信号处理方法基于数字反向传播的原理。然而，该方法需要知道光纤链路的所有信息，包括跨段长度、光纤的色散值、光纤的非线性系数、光纤链路的衰减情况等。这在实际的光纤链路中很难获得，从而限制了该方法的应用。因此，需要新的信道均衡方法在补偿光纤信道线性损伤的同时，也对光纤非线性效应的影响进行抑制，而且要求该方法具有通用性，即在光纤链路参数未知的情况下，对相干光纤通信系统的非线性损伤进行补偿。

发明内容