[发明专利]一种基于MA-DBP算法的光纤非线性均衡方法

权利要求书

1.一种基于改进型的自适应反向传播(MA-DBP)算法的光纤非线性均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建PDM-16QAM的长距离光传输系统，从系统的接收端获取实验数据；

步骤2：对所述实验数据进行离线数字信号处理，将数字信号处理中数字反向传播算法的步长选择为改进型的非线性步长，其步长计算公式如下：

式中，h(n)表示数字反向传播的第n步的步长；N、L_sapn、α分别表示每个光纤跨距的总步数、光纤跨距长度和光纤衰减系数；

步骤3：计算出基于改进型级联多模算法的Godard’s error的代价函数：

步骤3.1：在基于改进型级联多模算法的16QAM星座图中，按照(r₁+r₂)/2的分界将16QAM符号分成y₁[n]、y₂[n]两类；其中，r₁、r₂分别为改进型级联多模算法的参考模值，且r₁＝(L₂+L₁)/2、r₂＝(L₂-L₁)/2；L₁、L₂为基于改进型级联多模算法的16QAM星座图中的正交坐标模值；

步骤3.2：利用信号样本计算出Godard’s error；

步骤3.3：将所有信号样本的Godard’s error的和作为代价函数，代价函数表达式如下：

式中，CF_I(γ)和CF_Q(γ)分别表示I路信号与Q路信号的代价函数；N₁、N₂分别表示两个区域的信号样本个数；y_1I、y_1Q分别表示第一区域内信号样本的实部和虚部；y_2I、y_2Q分别表示第二区域信号样本的实部和虚部；R_i表示不同分区的常量，且R_i＝|y_i[n]|⁴/|y_i[n]|²，其中，i＝1I,2I,1Q,2Q；

步骤4：利用斐波那契搜索算法来搜索出代价函数中对应的最优的光纤非线性系数：

步骤4.1：确定迭代搜索的精度迭代搜索的范围的两个端点值γ_a、γ_b和与之对应的代价函数值，并计算参与计算的斐波那契数列，计算公式如下：

式中，F₀、F₁、F_k均为斐波那契数列中的元素；x是一个可变参量；N^*是非零自然数；步骤4.2：通过不断更新γ_a、γ_b和与之对应的代价函数值，直到接近最初预设的精度在达到系统预设的精度时，计算出系统最优的光纤非线性系数γ_opt＝(γ_a+γ_b)/2；

步骤5：利用步骤4中计算出来的系统最优的光纤非线性系数进行光纤非线性补偿。

2.根据权利要求1所述的一种基于MA-DBP算法的光纤非线性均衡方法，其特征在于，所述PDM-16QAM的长距离光传输系统中用偏振分束器将载波光源分解成两个光载波，然后分别注入两I/Q调制器中；波形发生器产生的四路电信号分别注入两I/Q调制器中进行载波调制；调制后的光信号经偏振合束器耦合，再经掺铒光纤放大器放大后进入光纤传输；光纤链路由100km的标准单模光纤、掺铒光纤放大器、滤波器以及环路控制器组成；接收端将接收到的光信号与本地激光器产生的本振光混频，并馈入两对平衡光电二极管进行相干检测，然后由低通滤波器滤波并进行模数转换。

3.根据权利要求1所述的一种基于MA-DBP算法的光纤非线性均衡方法，其特征在于，所述步骤4.2具体包括：

步骤a：计算不同光纤非线性系数所对应的代价函数：

ε₁＝CF(γ₁)

ε₂＝CF(γ₂)

其中，γ₁＝γ_a+F_m-k-2/F_m-k*(γ_b-γ_a)、γ₂＝γ_a+F_m-k-1/F_m-k*(γ_b-γ_a)；式中，γ_a、γ_b分别表示预设的光纤非线性系数的最小值和最大值；γ₁、γ₂表示迭代运算过程中的一组中间变量；

步骤b：判断是否若是，则确定系统最优的光纤非线性系数为γ_opt＝(γ_a+γ_b)/2，结束迭代运算；否则进入下一步；

步骤c：判断是否ε₁＜ε₂，若是，则迭代如下：

γ_b＝γ₂,γ₂＝γ₁,ε₂＝ε₁,k＝k+1

γ₁＝γ_a+F_m-k-2/F_m-k*(γ_b-γ_a),ε₁＝CF(γ₁)

若否，则迭代如下：

γ_a＝γ₁,γ₁＝γ₂,ε₁＝ε₂,k＝k+1

γ₂＝γ_a+F_m-k-1/F_m-k*(γ_b-γ_a),ε₂＝CF(γ₂)

迭代后，返回步骤b，直至得到最优的光纤非线性系数，迭代运算结束。