[發(fā)明專利]一種基于強度噪聲方差以及低通濾波器的光纖自適應(yīng)非線性補償方法

有效

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• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104601239B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆連山;陳智宇;易安林;蔣林;盤艷;潘煒;羅斌
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: H04B10/2543
• 分類號: H04B10/2543
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司51200
• 代理人: 張澎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高速光傳輸領(lǐng)域，尤其是一種基于強度噪聲方差以及低通濾波器的光纖自適應(yīng)非線性補償方法。

背景技術(shù)

通信技術(shù)的發(fā)展自古以來從未間斷過。在近代的發(fā)展中，人們更加關(guān)注信息傳送的距離、速率、有效性以及經(jīng)濟性，因此光纖作為傳輸媒介的提出，很快引起了通信技術(shù)的一場革命，使光纖通信在隨后幾十年的時間里得到了迅猛發(fā)展，并且逐漸成為了現(xiàn)代通信的基石。

光纖通信發(fā)展另一重大里程碑是1986年南安普頓大學(xué)發(fā)明的摻鉺光纖放大器(EDFA)。它的問世使光纖通信不再需要光電光轉(zhuǎn)換的情況下，直接在光域?qū)π盘栠M行放大，并且可以同時放大C波段內(nèi)的多個波長信號，最終引領(lǐng)了另一次的革命浪潮——波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展。

無論技術(shù)如何發(fā)展，增大傳輸容量以及增加傳輸距離都是通信系統(tǒng)始終最求的兩大發(fā)展目標(biāo)，因此通信系統(tǒng)的性能通常用比特率-距離積(BL)來衡量。每次技術(shù)的發(fā)展和關(guān)鍵問題的解決都會使中繼距離和傳輸容量在一定程度上得到突破性進展，最近研究顯示，BL積的增長速率大約是每4年增加10倍。但是隨之而來的新問題也不斷產(chǎn)生，如EDFA的發(fā)明帶來了自發(fā)輻射噪聲的積累；長距離單模光纖的應(yīng)用造成了非線性和色散的損傷等。

隨著速率的提高和傳輸距離的增長，面臨的問題也在逐漸變化。速率的提高導(dǎo)致接收機帶寬增加，檢測到的噪聲功率也隨之增加。為了維持一定的信噪比，則需增加信號功率。然而信號功率的增加必然會引起更強的光纖非線性損傷，而且對于高速窄脈沖信號來說，非線性的影響會進一步加劇。而當(dāng)今光纖通信傳輸系統(tǒng)，色散已經(jīng)不是問題，多種方法都可以將色散引起的損傷完全消除。因此，光纖非線性成為了限制傳輸距離的主要因素，其補償方法也是研究的熱點與難點。

具體來說，目前已經(jīng)有很多方法可以較好的補償非線性。早期在單信道傳輸系統(tǒng)中，Killey以及Goeger等課題組利用光均衡器和電均衡器可以有效的減小自相位調(diào)制效應(yīng)(SPM)的影響。特別是在PSK系統(tǒng)中，由于SPM導(dǎo)致的非線性相移與信號強度有關(guān)，可以根據(jù)信號強度對接收到的信號施加相應(yīng)的相移，部分抵消SPM的影響；隨著WDM的普及與應(yīng)用，交叉相位調(diào)制(XPM)以及四波混頻(FWM)成為了信號的約束條件。因此色散管理的提出，通過相位適配技術(shù)，有效抑制了XPM和FWM效應(yīng)。然而隨著傳輸距離和傳輸速率的進一步增加，以上方案的補償效果都不盡人意。李桂芳小組首次提出利用后向傳輸(DBP)的方案，通過離線DSP模擬反向光纖傳輸過程，實現(xiàn)了較好的非線性補償。但是復(fù)雜的計算無法應(yīng)用于實時信號處理中；2007年Kumar小組利用傳輸中點相位共軛信號方案同樣實現(xiàn)了非線性補償，但是傳輸過程中的功率無法嚴格意義上匹配；2013年貝爾實驗室劉翔領(lǐng)導(dǎo)的小組提出了發(fā)送端共軛信號傳輸方案，此方案極為簡單，補償效果穩(wěn)定，但是使頻譜效率減半。以上方案各有優(yōu)點，其中DBP方案可以補償光纖中所有非線性的影響而受到廣泛的關(guān)注和研究。但是現(xiàn)有技術(shù)方案大多數(shù)是建立在已知所有鏈路參數(shù)(如光纖色散值、非線性值、光纖輸出功率等)的條件下。而在可重構(gòu)的傳輸網(wǎng)絡(luò)中，或者某一系統(tǒng)的不同時間里，鏈路參數(shù)隨外界條件而改變，或者隨時間而波動，因此并不能精確獲得當(dāng)前參數(shù)值。此時，自適應(yīng)非線性補償方案的研究具有重大意義與應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點，本發(fā)明的目的是提供一種基于強度噪聲方差以及低通濾波器的光纖自適應(yīng)非線性補償方案，該方案無需知道精確的鏈路參數(shù)，并降低了傳統(tǒng)DBP算法的復(fù)雜度。本方案通過探測強度噪聲方差，并結(jié)合低通濾波器算法，利用改進DBP算法實現(xiàn)了低復(fù)雜度的自適應(yīng)非線性補償。

本發(fā)明的目的是基于如下分析和方案提出和實現(xiàn)的：