[發明專利]一種基于BP算法和非線性DFE算法的光接收機

在審

• 申請號: 202010010006.2
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111181655A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 周俊鶴;嚴鈺甜
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發明涉及一種基于BP算法和非線性DFE算法的光接收機，包括：相干檢測裝置，用于將接收到的光信號轉化為電信號；數字反向傳輸裝置，通過計算光波在光纖中的反向傳輸，對信號進行色散補償和非線性補償；線性補償裝置，通過用于信號線性補償的算法對信號進行線性補償；載波相位頻率補償裝置，用于對光信號進行載波相位和頻率補償；非線性判決反饋均衡器裝置，用于對信號進行進一步的非線性補償；數字解調裝置，用于對已經做完補償的信號進行數字解調。與現有技術相比，本發明將數字反向傳輸算法和判決反饋均衡器算法結合，有利于提高非線性補償性能，解決了非線性DFE算法在高誤碼率下的收斂問題。

技術領域

本發明涉及光通信系統領域，尤其是涉及一種基于BP算法和非線性DFE算法的光接收機。

背景技術

光信號在光纖系統傳輸過程中，由于色散效應、偏振模色散、光纖非線性等原因會造成信號損傷。數字信號處理技術在光通信系統是一種常用的處理技術，能有效的減少色散和偏振相關效應造成的線性損傷，但與克爾效應相關的非線性效應仍然是高速光通信系統中進一步提高性能的障礙。數字反向傳輸算法利用反向非線性薛定諤方程，補償相干光傳輸過程中的損傷。可采用分步傅里葉方法(split-step Fourier method,SSFM)，交替在時域和頻域分別進行非線性和線性步驟求解反向非線性薛定諤方程，結果精確；由于大量的時頻變換，計算速度較慢；采用較大的步長可加快計算，但是會影響補償精度和效果。

使用Volterra級數來解非線性薛定諤方程，并采用一種并行結構來簡化計算，是補償非線性的另一種方案。Volterra級數可以用來描述非線性系統，含有頻域和時域兩種解法。其中頻域中計算精度高，但同樣計算較為復雜。而時域算法計算快捷，精度損失也不大。在時域Volterra算法中采用并行結構，對信號同時進行色散補償和非線性補償，最后兩者相加得到補償結果。文獻1“Time-Domain Volterra-Based Digital Backpropagationfor Coherent Optical Systems”(F.P.Guiomar,S.B.Amado,C.S.Martins andA.N.Pinto,in Journal of Lightwave Technology,vol.33,no.15,pp.3170-3181,1Aug.1,2015.)中提出，經過簡化的頻域方法可以轉換到時域中，提出了時域(TD)Volterra級數非線性均衡器(Volterra series nonlinear equalizer,VSNE)，用于減輕偏振復用(polarization-multiplexed，PM)相干光傳輸系統中與克爾效應相關的失真。并且在TD-VSNE中插入功率加權時間窗口，降低空間分辨率和濾波器大小，而不影響性能。通過數值模擬，證明了計算量和延遲相較于加權分步傅立葉法(weighted SSFM，W-SSFM)分別減少了45％和70％。但是該方法仍需要大量的計算資源，和第一種方法一樣，如果采用較大的步長可加快計算，但是會影響補償精度和效果。

文獻2“Modified Nonlinear Decision Feedback Equalizer for Long-HaulFiber-Optic Communications”(D.Maiti and M.Brandt-Pearce,in Journal ofLightwave Technology,vol.33,no.18,pp.3763-3772,15Sept.15,2015.)中提出一種改良的非線性判決反饋均衡器，設計用于具有周期性色散補償的傳統光通信系統，性能與數字反向傳播相當，但計算量更簡單，即使在非線性顯著的高功率情況下也能有效地補償線性和非線性物理損傷效應。但該方法存在高誤碼率下的收斂問題，且其補償性能有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于BP算法和非線性DFE算法的光接收機。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：