[發明專利]一種多芯光纖的相位噪聲估計方法及信號補償方法

有效

• 申請號: 202010197823.3
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111431621B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 楊柳;羅風光;王小波;楊帥龍;杜宇霆;王梓霖;劉家銘
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61;H04B10/079
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛;李智

本發明屬于光通信領域，具體涉及一種多芯光纖的相位噪聲估計方法及信號補償方法，估計方法包括：基于激光器相位噪聲模型和多芯光纖通信系統中所采用激光器的線寬，計算激光器相位噪聲的方差；基于激光器相位噪聲的方差，計算串擾相位噪聲的方差，其中串擾相位噪聲的方差與激光器相位噪聲的方差成正比；基于多芯光纖的串擾模型，構建多芯光纖對應的多維斜方差矩陣，作為多芯光纖的相位噪聲的方差，其中，該矩陣的對角線元素為激光器相位噪聲的方差，非對角線元素為串擾相位噪聲的方差；基于多維斜方差矩陣，計算得到多芯光纖的相位噪聲。本發明考慮到多芯光纖中不同纖芯的相位噪聲存在芯間串擾，精準性高，為多芯光纖相位噪聲的補償提供高效前提。

技術領域

本發明屬于光通信領域，更具體地，涉及一種多芯光纖的相位噪聲估計方法及信號補償方法。

背景技術

目前，通信領域的頻譜效率一直是研究人員關注的重點，其中，空分復用技術通過采用多芯光纖、多模光纖技術可以成倍的提高系統的傳輸容量，進而可以提高光通信系統的頻譜效率。然而，作為光通信系統中嚴重影響系統傳輸性能的相位損傷模型，目前在單芯光纖中對其相位損傷模型進行了大量研究，且一般采用激光器的相位噪聲模型作為單芯光纖的相位噪聲模型。然而，雖然在單芯光纖中進行了大量的研究，當擴展到多芯光纖時，由于光纖的纖芯之間的距離比較近，因而會由于串擾效應另外引入其他纖芯內的相位噪聲，造成信號性能的進一步惡化，因此，建立多芯光纖的相位噪聲模型，可以很好的預估多芯光纖的相位噪聲，提高相位噪聲的估計精度和準確性。

然而現有關于多芯光纖的相位噪聲的評估，也只是采用單芯光纖相位損傷的模型，精確度較低。另外，在光纖通信中，相位噪聲會嚴重劣化信號質量，相位噪聲補償是接收端信號處理DSP的重要一部分，相位噪聲補償效果與相位噪聲評估密切相關。相位噪聲評估的越準確貼合實際，據之得到的相位噪聲補償方案的效果越好，因此，在該光通信領域面臨多芯光纖的相位噪聲估計準確性差進而導致光通信傳輸效率低的問題，也是目前本領域亟待解決的重要課題。

發明內容

本發明提供一種多芯光纖的相位噪聲估計方法及信號補償方法，用以解決多芯光纖的相位噪聲評估不精確的技術問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種多芯光纖的相位噪聲估計方法，包括：

基于激光器相位噪聲模型和多芯光纖通信系統中所采用激光器的線寬，計算激光器相位噪聲的方差；

基于所述激光器相位噪聲的方差，計算串擾相位噪聲的方差，其中，所述串擾相位噪聲的方差與所述激光器相位噪聲的方差成正比；

基于多芯光纖的串擾模型，構建多芯光纖對應的多維斜方差矩陣，作為多芯光纖的相位噪聲的方差，其中，該矩陣的對角線元素為所述激光器相位噪聲的方差，非對角線元素為所述串擾相位噪聲的方差；

基于所述多維斜方差矩陣，計算得到多芯光纖的相位噪聲。

本發明的有益效果是：考慮到多芯光纖中不同纖芯的相位噪聲存在“芯間串擾”，不同纖芯的相位噪聲不能孤立考慮，因此多芯光纖的精準相位損傷不僅包含激光器的相位噪聲，也包含串擾引入的相位噪聲，基于多芯光纖的串擾模型，將串擾造成的相位噪聲與激光器相位噪聲結合，進行多芯光纖相位噪聲估計，實現采用多芯光纖相位噪聲模擬仿真的真實性和精準性，為多芯光纖相位噪聲的補償算法提供高性能估計前提。

上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述激光器相位噪聲模型為高斯分布，其期望為0，方差表示為：

其中，Δv為激光器線寬，dt為發送信號的采樣時間間隔。

進一步，所述串擾相位噪聲的方差還與多芯光纖傳輸距離L和多芯光纖串擾強度X成正比。

進一步，所述串擾相位噪聲為高斯分布，其期望為0，方差表示為：