[发明专利]一种基于MA-DBP算法的光纤非线性均衡方法

说明书

本发明公开了一种基于MA‑DBP算法的光纤非线性均衡方法，首先构建PDM‑16QAM的长距离光传输系统，从系统的接收端获取实验数据，再将改进型的非线性步长作为数字信号处理中数字反向传播算法的步长，并将基于改进型级联多模算法的Godard’s error作为代价函数，再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，最后根据最优的光纤非线性系数进行非线性补偿。本发明利用改进型的级联多模算法实现偏振解复用，并且在数字反向传播运算中采用了非线性步长。该方案不仅可以适用于QAM调制信号，还可以自适应的搜索出系统最优的光纤非线性系数，使得非线性补偿的性能达到最优，并且该方案的计算复杂度也是较低的。

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体为一种基于MA-DBP算法的光纤非线性均衡方法。

背景技术

光通信是现代社会中各种信息技术的支柱。随着全球互联网流量以每年60％的速度增长，迫切需要在光通信速度方面取得突破性的研究，以满足未来的全球性连接的需求。在长距离光通信系统中，由于克尔非线性效应、色散效应和放大自发辐射噪声之间的相互作用，补偿光纤非线性损伤是一个困难的问题。

近年来对光纤的非线性损伤的研究成为了光通信领域的一大热点，针对光纤的非线性损伤，目前已经提出了几种光纤非线性的补偿方案，主要包括：共轭孪生波，基于Volterra级数的非线性均衡，数字反向传播(Digital Back-propagation,DBP)。在这些非线性补偿算法中，共轭孪生波创造性地提出了两种共轭方案：时域共轭孪生波和频域共轭孪生波，它可以消除由克尔非线性效应与色散相互作用引起的非线性失真，但是共轭孪生波的精度会随着波分复用系统的复用信道数量的增加而下降，并且会浪费一半的传输带宽；Volterra级数通过Volterra级数来求解非线性薛定谔方程(Nonlinearequation,NLSE)，计算的复杂度较高并且非线性的补偿效果受滤波器抽头系数影响而并不稳定。作为一种在数字域上补偿光纤非线性效应的方法，DBP使用分步傅里叶变换来得到NLSE的近似时域解，已被证明是补偿长距离光通信系统中信道内光纤非线性的最有效方法。

然而，大多数的DBP方案在补偿非线性时存在两个问题：1)数字处理的精度跟所选择的步长大小有关，很难平衡非线性补偿(Nonlinear compensation,NLC)的性能与计算复杂度之间的关系；2)需要获得准确的链路参数。在动态环境下，光纤的非线性系数会随着发射功率变化而变化，从而使得链路参数不能准确地获得，导致了NLC性能的降低。在这种背景下，迫使需要一种自适应的DBP(Adaptive DBP,A-DBP)方案，将光纤中一些重要的参数自适应的获得。

迄今为止，已经提出了几种A-DBP方案。其中，基于相位方差、强度噪声方差和误差向量幅值的A-DBP方案，在迭代计算时需要额外的载波恢复处理；利用Godard’s error作为代价函数来估计最优光纤非线性系数的A-DBP方案，主要适合于拥有恒定幅值的调制信号(例如，相移键控调制信号)，对于正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)信号就显得力不从心了；而利用级联多模算法(Cascaded multi-mode algorithm,CMMA)的Godard’s error方案，虽然该方案适合于QAM调制信号，但是在CMMA方案后需要额外的相位旋转处理。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于改进型的自适应反向传播(Modified Adaptive Digital Back-propagation,MA-DBP)算法的光纤非线性均衡方法。它不仅可以适用于QAM调制信号，还可以自适应的搜索出系统最优的光纤非线性系数，使得非线性补偿的性能达到最优。技术方案如下：

一种基于MA-DBP算法的光纤非线性均衡方法，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；