一種光傳輸過(guò)程中對(duì)光非線(xiàn)性相位補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種光傳輸過(guò)程中對(duì)光非線(xiàn)性相位補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化方法，所述方法包括步驟：A：依據(jù)光纖的輸入光功率通過(guò)對(duì)光纖信道的描述方程得到一個(gè)關(guān)于非線(xiàn)性相位損耗的估計(jì)值；B：在光纖的輸出端，探測(cè)得到實(shí)時(shí)功率值；C：通過(guò)非線(xiàn)性方程參數(shù)得到光相位的實(shí)時(shí)偏移量；D：對(duì)實(shí)時(shí)偏移量進(jìn)行抽樣；E：將樣值與估計(jì)值進(jìn)行比較，由于估計(jì)值比實(shí)測(cè)偏移量會(huì)誤差大，所以實(shí)時(shí)偏移量與估計(jì)值作差求模，將樣值與估計(jì)值模最大的選出來(lái)；F：由于該值與真實(shí)值接近，我們?cè)诮K端優(yōu)選一個(gè)值對(duì)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償，用該值對(duì)光纖的非線(xiàn)性相位補(bǔ)償，比常規(guī)方式更準(zhǔn)確。本發(fā)明能夠合理利用光傳輸過(guò)程中非線(xiàn)性相位補(bǔ)償理論與實(shí)際的結(jié)合，利用相關(guān)算法進(jìn)行更精確的補(bǔ)償。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種光傳輸過(guò)程中對(duì)光非線(xiàn)性相位補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種光傳輸過(guò)程中對(duì)光相位非線(xiàn)性補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化方法。
技術(shù)背景
[0002]下一代骨干光纖通信系統(tǒng)正朝著超高速率、超大容量和超長(zhǎng)距離的方向發(fā)展，而隨著傳輸容量和傳輸距離的增加，信號(hào)的輸入功率不斷提高，NLD (非線(xiàn)性損傷)積累也愈加嚴(yán)重。相對(duì)于非線(xiàn)性損傷，如⑶(群速度色散)和PMD (偏振模色散)，NLD具有動(dòng)態(tài)適變性強(qiáng)和變化速率塊的特點(diǎn)，其大小與信號(hào)輸入功率、調(diào)制格式、CD分布等諸多系統(tǒng)配置參數(shù)有關(guān)，因此NLC (非線(xiàn)性補(bǔ)償)的技術(shù)難度更大，是目前限制光纖通信系統(tǒng)性能的主要因素。NLD包括信道內(nèi)和信道間兩類(lèi)，前者由SPM (自相位調(diào)制)造成，后者由XPM (交叉相位調(diào)制)和FWM (四波混頻)效應(yīng)引起。近年來(lái)隨著數(shù)字想干接收技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)光全場(chǎng)信息都可以恢復(fù)并轉(zhuǎn)化為電域數(shù)字信號(hào)，這使得基于DSP (數(shù)字信號(hào)處理)的NLC技術(shù)迅猛發(fā)展。
[0003]目前提出的NLC技術(shù)從信號(hào)處理方式看可以分為光域補(bǔ)償和電域補(bǔ)償兩大類(lèi)。光域補(bǔ)償具有帶寬高、對(duì)調(diào)制速率格式無(wú)限制的優(yōu)先，并可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理；電域補(bǔ)償具有靈活、可靠和功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換)和DSP器件有較高的要求，目前的主要補(bǔ)償技術(shù)分為三大類(lèi)，分別為:
[0004]1、基于光相位調(diào)制器的補(bǔ)償技術(shù):
[0005]由于SPM/XPM效應(yīng)導(dǎo)致的非線(xiàn)性相移與信號(hào)功率有關(guān)，信號(hào)自身和周?chē)诺拦β实乃矔r(shí)變化都會(huì)造成信號(hào)相位抖動(dòng)，因此有學(xué)者提出在接收機(jī)前加入用于NLC的PM (相位調(diào)制器)和光探測(cè)器，PM對(duì)信號(hào)相位的調(diào)制幅度與光探測(cè)器探測(cè)到的信號(hào)瞬時(shí)功率成正比，調(diào)制系數(shù)則與光纖的非線(xiàn)性系數(shù)異號(hào)，從而抵消非線(xiàn)性相移。該方法采用IOGHz帶寬的PIN(光電二極管)在接收端探測(cè)唄補(bǔ)償信道功率的實(shí)時(shí)變化，輸出RF (射頻)信號(hào)經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)PM工作，在經(jīng)延時(shí)器一確保對(duì)應(yīng)同一脈沖的光電信號(hào)同時(shí)到達(dá)PM.數(shù)值仿真結(jié)果表明對(duì)于lOGbit/s色散管理系統(tǒng)，當(dāng)傳輸距離在3500km以上時(shí)，用該方法補(bǔ)償SPM可以提高系統(tǒng)Q值3DB以上。
[0006]2、0PC/EPC (光域/電域相位共軛)技術(shù)
[0007]OPC技術(shù)利用非線(xiàn)性介質(zhì)中FWM效應(yīng)在鏈路中點(diǎn)處對(duì)信號(hào)的相位和頻譜進(jìn)行反轉(zhuǎn)，使得前后兩段光纖中SPM/XPM產(chǎn)生的非線(xiàn)性相移大小相同符號(hào)相反，從而互相抵消。該方法可以在多信道并行下同事補(bǔ)償SPM和XPM，具有效率高對(duì)信號(hào)速率和調(diào)制格式透明的優(yōu)點(diǎn)。但是由于FWM頻譜反轉(zhuǎn)需要占用兩倍帶寬，且會(huì)改變信號(hào)波長(zhǎng)，因此實(shí)用性不強(qiáng)。進(jìn)而有學(xué)者提出EPC技術(shù)，利用想干探測(cè)模塊和I/Q調(diào)制器取代OPC模塊。在恢復(fù)出I/Q電信號(hào)后再利用I/Q重新調(diào)制同一波長(zhǎng)激光產(chǎn)生相位共軛信號(hào)。相比OPC，EPC補(bǔ)償技術(shù)更加可靠，不占用額外的頻譜資源，同時(shí)輸出信號(hào)波長(zhǎng)保持不變。
[0008]3、BP 技術(shù)
[0009]BP技術(shù)包括DBP (數(shù)字后向傳輸)補(bǔ)償技術(shù)和OBP (光后向傳輸)技術(shù)。兩者機(jī)理完全相同，不同的是前者基于DSP技術(shù),而后者基于全光處理技術(shù)。
[0010]DBP技術(shù)室通過(guò)各種數(shù)值算法如SSF和VSTF法求解NLSE，從而模擬輸出光信號(hào)經(jīng)過(guò)同樣長(zhǎng)度但NL、CD相反的傳輸光纖，實(shí)現(xiàn)對(duì)CD和NLD的補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011](一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0012]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種光傳輸過(guò)程中對(duì)光非線(xiàn)性相位補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化方法技術(shù)方案。該方案不同于以往的利用數(shù)值計(jì)算得出的估計(jì)值對(duì)輸出光纖取反補(bǔ)償?shù)囊话惴椒?，利用?shù)字計(jì)算與實(shí)際測(cè)量相結(jié)合，在考慮了最嚴(yán)重的影響之外還顧及到由于實(shí)際信道中的相位偏移問(wèn)題，提出了 一種新型的，更精確的補(bǔ)償方法，以這種方法可以更精確的對(duì)信號(hào)進(jìn)行非線(xiàn)性相位補(bǔ)償。
[0013]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了非線(xiàn)性相位補(bǔ)償方法，如圖所示，包括以下步驟:
[0014]A:依據(jù)光纖的輸入光功率通過(guò)對(duì)光纖信道的描述方程(非線(xiàn)性薛定諤方程)得到一個(gè)關(guān)于非線(xiàn)性相位損耗的估計(jì)值；
[0015]B:整在光纖的輸出端，利用光功率計(jì)，探測(cè)得到實(shí)時(shí)功率值；
[0016]C:利用光功率與光非線(xiàn)性相位之間的關(guān)系，通過(guò)計(jì)算得到光相位的實(shí)時(shí)偏移量；
[0017]D:對(duì)實(shí)時(shí)偏移量進(jìn)行抽樣；
[0018]E:將樣值與估計(jì)值進(jìn)行比較，由于估計(jì)值比實(shí)測(cè)偏移量會(huì)誤差更大，所以實(shí)時(shí)偏移量與估計(jì)值作差求模，將樣值與估計(jì)值模最大的優(yōu)選出來(lái)；
[0019]F:由于模值最大，所以該樣值與真實(shí)值越接近，由于無(wú)法做到實(shí)時(shí)補(bǔ)償，我們只能在終端優(yōu)選一個(gè)值對(duì)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償，所以輸出端可以直接將此優(yōu)選樣值的大小，取反，然后輸入到光纖當(dāng)中，對(duì)光纖的非線(xiàn)性相位進(jìn)行補(bǔ)償。
[0020]優(yōu)選地:所述步驟B中，對(duì)當(dāng)前的輸出光功率進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，而[0021 ] 不再局限于以前數(shù)字后向補(bǔ)償常常利用的直接通過(guò)解薛定諤方
[0022]程得到的一個(gè)估計(jì)值對(duì)光纖非線(xiàn)性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆绞?，這樣將理論
[0023]與實(shí)際相結(jié)合，對(duì)光纖非線(xiàn)性的補(bǔ)償更貼近實(shí)際。
[0024]優(yōu)選地:所述步驟C中，通過(guò)得到的輸出實(shí)時(shí)變化的功率值，得
[0025]到由于光纖中各部分非線(xiàn)性造成的相位影響不同而通過(guò)實(shí)際探
[0026]測(cè)得到一組實(shí)際值，通過(guò)光纖非線(xiàn)性相位偏移與光功率的關(guān)系，
[0027]可以得到光信號(hào)通過(guò)光纖造成的非線(xiàn)性效應(yīng)影響的實(shí)際值。
[0028]優(yōu)選地:所述步驟E中，由于僅通過(guò)理論計(jì)算得到的估計(jì)值不能完全反應(yīng)光纖中由于種種原因(光纖折射率不均勻、激光源的功率不穩(wěn)定)造成的光信號(hào)相位偏移，所以，得到的一組抽樣實(shí)際樣本的相位誤差應(yīng)該介于真實(shí)值與近似值之間，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)作差求模，得出來(lái)的最大值，那么該樣本所反映的非線(xiàn)性相位偏移就是樣本中的最優(yōu)值，將這個(gè)值求反輸入到光纖中，則可以最好的補(bǔ)償光纖中的非線(xiàn)性相位偏移。
[0029](二)有益效果
[0030]本發(fā)明通過(guò)理論與實(shí)際的結(jié)合，利用已有的經(jīng)典方法，利用數(shù)值方法求解非線(xiàn)性薛定諤方程得到一個(gè)理論近似值，利用實(shí)際測(cè)量得到光纖輸出的非線(xiàn)性相位偏移，利用抽樣與比較，得到最優(yōu)解，在后向產(chǎn)生的方法更精確的補(bǔ)償了光纖中由于各種原因造成的非線(xiàn)性相位偏移從而對(duì)光纖的非線(xiàn)性進(jìn)行了更深入的補(bǔ)償。
[0031]本發(fā)明能夠合理利用光傳輸過(guò)程中非線(xiàn)性相位補(bǔ)償理論與實(shí)際的結(jié)合，對(duì)理論值考慮最主要的影響計(jì)算得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參照，利用粗略值進(jìn)行對(duì)比得到精確值，然后利用這個(gè)最優(yōu)值對(duì)信號(hào)衰減進(jìn)行更精確的補(bǔ)償。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明所述的一種光傳輸過(guò)程中對(duì)光非線(xiàn)性相位補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化方法，包括以下步驟:
[0034]A:利用激光器產(chǎn)生功率為的光信號(hào)。
[0035]B:將光信號(hào)輸入到有效長(zhǎng)度為，非線(xiàn)性長(zhǎng)度(通過(guò)有效長(zhǎng)度計(jì)算)為的光纖中。
[0036]C:依據(jù)對(duì)薛定諤方程的數(shù)值解的方法，求得非線(xiàn)性效應(yīng)當(dāng)中的相位偏移值Φ ；
[0037]D:利用輸出的光功率，我們可以求得光纖中實(shí)時(shí)的光纖非線(xiàn)性相位值:；
[0038]E:將實(shí)際值進(jìn)行抽樣，得到一組關(guān)于非線(xiàn)性相移的樣本值:；
[0039]F:將這些值分別與相位偏移值的數(shù)值近似解Φ作差求模，由于該近似解考慮的范疇最少，影響最大，所以該值與真實(shí)值之間的差距最大，那得到的實(shí)際值雖然與真實(shí)值也有誤差，但是此誤差由于考慮的因素更多，所以應(yīng)當(dāng)小于理論計(jì)算的誤差，也就是模值最大，那么該樣本最優(yōu)。
[0040]G:選出該最優(yōu)樣本，得到實(shí)際值的最優(yōu)解，利用此最優(yōu)解進(jìn)行補(bǔ)償，具體補(bǔ)償方法則是，利用后端DSP產(chǎn)生與求解值大小相同方向相反的一個(gè)解，對(duì)信號(hào)星座進(jìn)行補(bǔ)償。
[0041]為了說(shuō)明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面附圖對(duì)本發(fā)明的一種光傳輸過(guò)程中對(duì)光非線(xiàn)性相位補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化方法作出詳細(xì)說(shuō)明。
[0042]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)于本發(fā)明的多種修改將是顯而易見(jiàn)的，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:圖1為專(zhuān)利仿真流程圖。實(shí)現(xiàn)在光通信的過(guò)程中，首先將輸出信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)光通信探測(cè)；利用非線(xiàn)性薛定諤方程計(jì)算其相位偏移的理論值；將實(shí)際值抽樣；將樣值與計(jì)算所得近似值相比較，得到相對(duì)精確的真實(shí)值；利用該值取反，輸入光纖，對(duì)光纖的非線(xiàn)性相移進(jìn)行相關(guān)補(bǔ)償。
【權(quán)利要求】
1.一種光傳輸過(guò)程中對(duì)光非線(xiàn)性相位補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化方法，主要實(shí)施步驟包括: A:依據(jù)光纖的輸入光功率通過(guò)對(duì)光纖信道的描述方程(非線(xiàn)性薛定諤方程)得到一個(gè)關(guān)于非線(xiàn)性相位損耗的估計(jì)值； B:整在光纖的輸出端，利用光功率計(jì)，探測(cè)得到實(shí)時(shí)功率值； C:利用光功率與光非線(xiàn)性相位之間的關(guān)系，通過(guò)計(jì)算得到光相位的實(shí)時(shí)偏移量； D:對(duì)實(shí)時(shí)偏移量進(jìn)行抽樣； E:將樣值與估計(jì)值進(jìn)行比較，由于估計(jì)值比實(shí)測(cè)偏移量會(huì)誤差更大，所以實(shí)時(shí)偏移量與估計(jì)值作差求模，將樣值與估計(jì)值模最大的優(yōu)選出來(lái)； F:由于模值最大，所以該樣值與真實(shí)值越接近，由于無(wú)法做到實(shí)時(shí)補(bǔ)償，我們只能在終端優(yōu)選一個(gè)值對(duì)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償，所以輸出端可以直接將此優(yōu)選樣值的大小，取反，然后輸入到光纖當(dāng)中，對(duì)光纖的非線(xiàn)性相位進(jìn)行補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光傳輸過(guò)程中對(duì)光相位非線(xiàn)性補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化方法，其特征在于:所述步驟B中，對(duì)當(dāng)前的輸出光功率進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，而不再局限于以前數(shù)字后向補(bǔ)償常常利用的直接通過(guò)解薛定諤方程得到的一個(gè)估計(jì)值對(duì)光纖非線(xiàn)性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆绞?，這樣將理論與實(shí)際相結(jié)合，對(duì)光纖非線(xiàn)性的補(bǔ)償更貼近實(shí)際。
3.如權(quán)利要求1所述的一種光傳輸過(guò)程中對(duì)光相位非線(xiàn)性補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化方法，其特征在于:所述步驟C中，通過(guò)得到的輸出實(shí)時(shí)變化的功率值，得到由于光纖中各部分非線(xiàn)性造成的相位影響不同而通過(guò)實(shí)際探測(cè)得到一組實(shí)際值，通過(guò)光纖非線(xiàn)性相位偏移與光功率的關(guān)系，可以得到光信號(hào)通過(guò)光纖造成的非線(xiàn)性效應(yīng)影響的實(shí)際值。
4.如權(quán)利要求1所述的一種光傳輸過(guò)程中對(duì)光相位非線(xiàn)性補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化方法，其特征在于:所述步驟E中，由于僅通過(guò)理論計(jì)算得到的估計(jì)值不能完全反應(yīng)光纖中由于種種原因(光纖折射率不均勻、激光源的功率不穩(wěn)定)造成的光信號(hào)相位偏移，所以，得到的一組抽樣實(shí)際樣本的相位誤差應(yīng)該介于真實(shí)值與近似值之間，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)作差求模，得出來(lái)的最大值，那么該樣本所反映的非線(xiàn)性相位偏移就是樣本中的最優(yōu)值，將這個(gè)值求反輸入到光纖中，則可以最好的補(bǔ)償光纖中的非線(xiàn)性相位偏移。
【文檔編號(hào)】H04B10/2543GK103916190SQ201410037500
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】劉博 , 忻向軍, 張麗佳, 王擁軍, 張琦, 尹霄麗, 方舟, 胡善亭, 田清華 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)