[發(fā)明專利]針對少模多芯OAM光纖傳輸概率分布的非線性補(bǔ)償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010576534.4
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111800194B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高然;忻向軍;周思彤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: H04B10/2543
• 分類號: H04B10/2543;H04L27/34
• 代理公司: 北京正陽理工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發(fā)明涉及一種針對少模多芯OAM光纖傳輸概率分布的非線性補(bǔ)償方法，屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明公開的一種針對少模多芯OAM光纖傳輸概率分布的非線性補(bǔ)償方法。涉及光纖通信相關(guān)理論及原理。該方法針對OAM光纖傳輸?shù)母怕史植继攸c(diǎn)，對信號進(jìn)行非線性損傷補(bǔ)償，與采用傳統(tǒng)的非線性補(bǔ)償算法相比，大大降低了計(jì)算復(fù)雜度降低其計(jì)算復(fù)雜度，使其接近實(shí)際系統(tǒng)的需要，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低、精度高的非線性補(bǔ)償方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種針對少模多芯OAM光纖傳輸概率分布的非線性補(bǔ)償方法，屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自從高錕在1966年提出將光纖作為傳輸介質(zhì)，光纖通信得到迅速的發(fā)展。光纖以其傳輸頻帶寬、抗干擾性高和信號衰減小，而遠(yuǎn)優(yōu)于電纜、微波通信的傳輸，已成為通信中主要傳輸方式，尤其是長距離傳輸中。長距離光纖傳輸通常依賴于高功率激光在長距離傳輸光脈沖以克服衰減，而在足夠高的光強(qiáng)度下，纖芯會發(fā)生非線性折射(克爾效應(yīng))，這使得非線性損傷成為光網(wǎng)絡(luò)中的一個關(guān)鍵問題。非線性損傷可以分為兩大類，第一類為確定性非線性損傷，僅取決于色散和非線性系數(shù)，如自相位調(diào)制(SPM)，通道內(nèi)交叉相位調(diào)制(IXPM)和四波混頻(IFWM)，通道間交叉相位調(diào)制(XPM)和四波混頻(FWM)等；第二類為依賴于非線性、放大自發(fā)輻射(ASE)和色散之間相互作用的隨機(jī)非線性損傷。

常用的非線性補(bǔ)償方法為數(shù)字反向傳播(DBP)，該方法在數(shù)字域中采用了負(fù)色散、損耗和非線性系數(shù)的虛光纖。DBP在補(bǔ)償確定性非線性損傷中有著良好的作用，但DBP算法不能補(bǔ)償隨機(jī)非線性損傷。因此有學(xué)者將機(jī)器學(xué)習(xí)算法引入到補(bǔ)償非線性的領(lǐng)域，以此補(bǔ)償確定性和隨機(jī)性的非線性損傷，如支持向量機(jī)(SVM)、支持向量回歸(SVR)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Parzen 窗口(PW)分類器、KNN、期望最大化(EM)算法和k-均值等算法。盡管這些方法都有著不錯的效果，但是這些算法的算法復(fù)雜度和計(jì)算量都很龐大。由于近年來各種業(yè)務(wù)需求爆炸式的增長，光纖傳輸所需的信道容量和信息量越來越大，復(fù)雜度高、計(jì)算量大的非線性補(bǔ)償方法越來越難滿足傳輸需求，尤其是對于將軌道角動量(OAM)引入到光纖中的OAM光纖傳輸。

作為當(dāng)今通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)，自從帶有軌道角動量(OAM)的光束在1992年被提出，OAM 領(lǐng)域得到了迅速發(fā)展。由于OAM在Hilbert空間的無限維特性，被認(rèn)為是通信系統(tǒng)中非常重要的可用資源，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。但是在很長一段時間，OAM在通信中的研究一直局限在自由空間中傳輸。因?yàn)閭鹘y(tǒng)光纖的限制，OAM被認(rèn)為不適合在光纖中傳輸，直到具有渦旋的光纖結(jié)構(gòu)被提出，才逐漸出現(xiàn)OAM在光纖中傳輸?shù)难芯俊＞哂袦u旋結(jié)構(gòu)的光纖經(jīng)過不斷的研究更新，成為現(xiàn)在的環(huán)芯光纖，使得可以傳輸?shù)腛AM模式逐漸增多。然而系統(tǒng)容量增大的同時，也增加了非線性效應(yīng)對系統(tǒng)的影響，使非線性損傷逐漸成為影響系統(tǒng)性能的主要因素，因此實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償效果好、復(fù)雜度低的非線性補(bǔ)償方法變得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種針對少模多芯OAM光纖傳輸概率分布的非線性補(bǔ)償方法，能夠大幅降低非線性補(bǔ)償?shù)挠?jì)算復(fù)雜度，并對星座圖中星座點(diǎn)進(jìn)行正確分類，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低、精度高的非線性補(bǔ)償。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

針對少模多芯OAM光纖傳輸概率分布的非線性補(bǔ)償方法，包括如下步驟：

步驟一：準(zhǔn)備訓(xùn)練數(shù)據(jù)