[发明专利]一种光信号传输损伤的自适应数字域补偿系统及补偿方法

说明书

本发明提出了一种光信号传输损伤的自适应数字域补偿系统及补偿方法，通过在DSP中增加纠错前误码率监测和计算比对功能，对比前后两次纠错前误码率数值以及设定的纠错前误码率阈值，实现快速调整DSP色散和非线性算法补偿程度的功能，使得同一规格相干光模块/板卡尽可能匹配实际链路对DSP算法补偿能力的需求，释放了DSP算力资源、降低了运行功耗。同时相较于传统自适应补偿算法，本发明仅对DSP色散和非线性算法补偿量进行单一方向的增大或减小的配置，大幅降低了计算复杂度和收敛时间，不仅可以应用于业务开局，还支持业务在线运行中的性能调节并具备性能门限预警功能。

技术领域

本发明提出一种光信号传输损伤的自适应数字域补偿系统及补偿方法，涉及光纤通信技术色散与非线性补偿研究领域。

背景技术

光通信系统中，光信号在光纤中传输会受到损耗、色散、非线性等效应的影响，引起信号畸变，导致传输性能下降。采用光放大器可以补偿光纤损耗引起的信号光功率下降，色散、非线性损伤成为光信号传输的主要限制因素。业界就光信号传输损伤的补偿方案开展了大量研究，主要包括光域信号处理和电域信号处理两大类。

光域信号处理方法主要基于模拟信号处理在光域直接对光信号进行色散和非线性损伤补偿，如采用色散补偿光纤、光栅等进行色散补偿，采用半导体光放大器(SOA)、高非线性光纤(HNLF)构造光信号处理方案补偿非线性损伤。光域信号处理方法直接在光域处理，有助于全光组网，并且无需进行光电转换，处理时延低，但是存在补偿能力有限、较为固定、不够灵活的缺点，且技术处于前沿探索阶段，仍需理论和技术突破。

伴随相干光通信系统的出现以及在全球的广泛部署，电域信号处理方案成为业界主流，在相干接收机中采用数字信号处理技术(DSP)在数字域对传输损伤进行补偿。在接收端，先将光信号转换为电信号，再通过数模转换器转变为数字信号后被送入到DSP芯片中，通过DSP算法对数字信号进行补偿恢复。对于不同的损伤补偿，只需要在DSP芯片中写入相应的算法即可，通过规模应用可快速降低成本，具有技术灵活度高、成本较低的优点。在目前的单载波100Gbit/s及以上的相干光通信系统中，均采用DSP技术对光纤传输损伤进行补偿。见图1所示。

实际相干光通信系统应用中，对于同一速率同一编码方式，通常厂商仅生产一种或少量几种光模块/板卡型号来覆盖所有传输距离场景下的需求。对于规模部署中面临的各种传输距离场景，采用同一种固定的算法能力或几档可配置的算法能力来补偿链路传输损伤，往往相比实际传输距离具有一定或较大的DSP算法能力冗余，会导致DSP算力资源的浪费和功耗的增加。另一种解决方案是采用传统的自适应补偿算法估计先验信息的波动。如图2所示，自适补偿部分受到一个反馈信号的控制，这个反馈信号是接收信号在进行载波恢复后，经过某种代价函数计算得到的一个对波动的先验信息的调整信号，经过N次迭代最终得到最优值。但是，该方案需要多次计算代价函数进行迭代，高计算复杂度会给DSP芯片的性能带来巨大的挑战，同时也增加了芯片的功耗和成本，并且由于收敛时间较长，主要面向业务开通场景。

发明内容

针对面对网络部署中同一规格相干光模块或板卡实际应用的传输距离相差较大的场景的问题，本发明提出了一种光信号传输损伤的自适应数字域补偿系统及补偿方法。通过在DSP中增加纠错前误码率监测和计算比对功能，对比前后两次纠错前误码率数值以及设定的纠错前误码率阈值，实现快速调整DSP色散和非线性算法补偿程度的功能，使得同一规格相干光模块/板卡尽可能匹配实际链路对DSP算法补偿能力的需求，释放了DSP算力资源、降低了运行功耗。见图3所示。

本发明提出一种光信号传输损伤的自适应数字域补偿系统架构的示意图，如图4所示，具体为：

该系统由第一光模块、第二光模块和数字信号处理模块组成。需要指出的是，此部分仅说明了该系统不同组成部分间的逻辑关系，数字信号处理模块在实际物理实现时，可集成在第二光模块中，也可在光模块外的板卡上。其中：

第一光模块：第一光模块中的光发送单元用于发送光信号给第二光模块；