非线性加权系数的计算装置以及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种非线性加权系数的计算装置以及方法，所述非线性加权系数的计算装置包括：近似处理单元，利用有理函数对信道内非线性失真估计中的链路损耗/增益函数进行近似处理；系数计算单元，通过近似后的所述链路损耗/增益函数以及大色散近似对非线性失真估计中的非线性加权系数进行计算，以获得所述非线性加权系数的解析闭解。通过本发明专利技术实施例，可以获得高精度的加权系数，从而在有损情况下对非线性失真进行高精度估计。

【技术实现步骤摘要】
非线性加权系数的计算装置以及方法
本专利技术涉及长距离光纤通信系统，特别涉及一种非线性加权系数的计算装置以及方法。
技术介绍
多媒体等宽带业务需求的增长推动光纤通信系统向单信道传输100Gbit/s以上方向发展。当单信道速率达到40Gbit/s以上时，信道内非线性效应会显著作用于传输信号，从而对通信质量产生影响。信道内非线性效应的物理机制源于电磁波与光纤媒质相互作用的非线性克尔效应。在高速长距离光纤传输系统中，由于光脉冲信号符号周期很短（<100ps）同时发送功率较高(3OdBln)，使色散长度LD与非线性长度LNL远小于系统传输距离，因此光脉冲信号受到信道内非线性效应与光纤色散效应的联合作用，导致相邻脉冲之间产生能量交换，造成显著的信号波形失真。在这种情况下，即使在接收端对链路中的残余色散进行补偿，脉冲信号仍然会产生非线性畸变，传输系统也依然会受到显著的非线性损伤。考虑光纤中信道内非线性和色散的联合作用，时域脉冲序列主要受到由信道内交叉相位调制（IXPM）与信道内四波混频（IFWM）效应导致的波形失真。这些失真可定性描述为：定时抖动、脉冲幅度波动以及影子脉冲的产生。其中定时抖动与脉冲幅度波动源于由IXPM效应导致的非对称啁啾；影子脉冲则来源于IFWM效应导致的脉冲能量交换。如何定量计算以上脉冲失真现象对长距离光纤系统的影响以及评价传输系统性能一直是光纤通信系统研究的重要课题。基于慢变包络近似和恒定偏振态假设，光纤内脉冲演化的传输方程可由非线性薛定谔方程来描述（随机偏振下用Manakov方程描述）。但由于非线性薛定谔方程在考虑非线性和色散效应共同作用下没有解析解，故针对信道内非线性的定量研究以及相关的理论模型都是针对非线性薛定谔方程的近似解法发展和建立的。目前求解非线性薛定谔方程的方法分为数值解法和近似解析法两类，其中数值解法主要包括分布傅里叶法和时域有限差分法；近似解析法主要包括反散射法和Volterra展开方法。随着数字信号处理（DSP）技术在长距离光纤通信系统中的广泛应用，在数字域进行对系统非线性失真的估计或补偿成为对抗光纤链路非线性的有效方法。分布傅里叶算法作为非线性薛定谔方程的标准数值解法，可以作为估计和消除非线性畸变的候选方法。Kahn等人考察了计算步长等于光纤跨段长度时的非线性补偿性能。F.Yaman等人将该方法应用于偏振复用系统之中，当步长为光纤跨段的1/3以下时，补偿的性能达到最优。分布傅里叶数值解法的缺点在于复杂度过大，即便步长等于光纤跨段的长度时，该方法的计算次数仍然对目前的DSP技术是一个巨大的挑战。由于近似解析方法有望显著减小非线性分析的计算复杂度，因而受到了学术界的广泛关注并且在近些年得到了迅速的发展。利用反散射法求解薛定谔方程可用于导出非线性传输系统的孤子解，从而用于孤子通信系统的分析。Volterra级数展开方法作为求解非线性薛定谔方程的另外一种方法，使传统通信系统的分析框架可以被借用到光纤通信系统，并且对不同的脉冲形状和链路类型具有较好的通用性。PaoloSerena基于Volterra展开方法发展得到了常规微扰法（RP）并赋予各阶微扰较明确的物理意义，从而使微扰求解薛定谔的方法得到了迅速的发展，衍生出了多种理论框架用于在时域或频域定量非线性失真。但是，在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术的缺陷在于：加权系数在非线性失真估计中占有重要位置，但是目前没有对如何获得高精度的加权系数进行研究，不能在有损情况下对非线性失真进行高精度估计。下面列出了对于理解本专利技术和常规技术有益的文献，通过引用将它们并入本文中，如同在本文中完全阐明了一样。[非专利文献1]：A.Mecozziet.al.,IEEEPTLVol.12,No.4,pp.392-394,2000[非专利文献2]：G.P.Agrawal,NonlinearFiberOptics,2nded.NewYork:Academic,1995[非专利文献3]：K.V.Peddanarappagariet.al.,IEEEJLTVol.15,pp.2232-2241,1997[非专利文献4]：IEEEJLTVol.16,pp.2046-1055,1998[非专利文献5]：E.IpandJ.Kahn,IEEEJLTVol.26,No.20,pp.3416-3425,2008[非专利文献6]：F.Yamanet.al.,IEEEPhotonicsJournalVol.1,No.2,pp.144-152,2009[非专利文献7]：A.Vannucciet.al.,IEEEJLTVol.20,No.7,pp.1102-1111,2002[非专利文献8]：S.Kumaret.al.,OpticsExpress,Vol.20,No.25,pp.27740-27754,2012[非专利文献9]：E.Ciaramellaet.al.,IEEEPTLVol.17,No.1,pp.91-93,2005[非专利文献10]：A.Carenaet.al.,IEEEJLTVol.30,No.10,pp.1524-1539,2012[非专利文献11]：X.Chenet.al.,OpticsExpress,Vol.18,No.18,pp.19039-19054,2010[非专利文献12]：X.Wei,OpticsLetters,Vol.31,No.17,pp.2544-2546,2006
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种非线性加权系数的计算装置以及方法，目的在于获得高精度的加权系数，从而在有损情况下对非线性失真进行高精度估计。根据本专利技术实施例的一个方面，提供一种非线性加权系数的计算装置，所述非线性加权系数的计算装置包括：近似处理单元，利用有理函数对信道内非线性失真估计中的链路损耗/增益函数进行近似处理；系数计算单元，通过近似后的所述链路损耗/增益函数以及大色散近似对非线性失真估计中的非线性加权系数进行计算。根据本专利技术实施例的另一个方面，提供一种非线性加权系数的计算方法，所述非线性加权系数的计算方法包括：利用有理函数对非线性失真估计中的链路损耗/增益函数进行近似处理；通过近似后的所述链路损耗/增益函数以及大色散近似对非线性失真估计中的非线性加权系数进行处理。根据本专利技术实施例的另一个方面，提供一种非线性失真的预补偿装置，其中，所述预补偿装置包括：如前所述的非线性加权系数的计算装置；以及微扰项计算单元，利用由所述非线性加权系数的计算装置获得的非线性加权系数计算叠加在发送信号上的矢量微扰项；预补偿单元，利用所述矢量微扰项预补偿所述发送信号，以获得输入到发射机的预失真信号。根据本专利技术实施例的另一个方面，提供一种非线性失真的后补偿装置，其中，所述后补偿装置包括：如前所述的非线性加权系数的计算装置；以及微扰项计算单元，利用由所述非线性加权系数的计算装置获得的非线性加权系数计算叠加在发送信号上的矢量微扰项；补偿单元，利用所述矢量微扰项对接收到的信号进行补偿。本专利技术实施例的有益效果在于：利用有理函数对链路损耗/增益函数进行近似，从而使非线性加权系数具有解析闭解的表达形式；可以获得高精度的加权系数，从而在有损情况下对非线性失真进行高精度估计。参照后文的说明和附图，详本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非线性加权系数的计算装置，所述非线性加权系数的计算装置包括：近似处理单元，利用有理函数对信道内非线性失真估计中的链路损耗/增益函数进行近似处理；系数计算单元，通过近似后的所述链路损耗/增益函数以及大色散近似对非线性失真估计中的非线性加权系数进行计算。

【技术特征摘要】
1.一种非线性加权系数的计算装置，所述非线性加权系数的计算装置包括：近似处理单元，利用有理函数对信道内非线性失真估计中的链路损耗/增益函数进行近似处理；系数计算单元，通过近似后的所述链路损耗/增益函数以及大色散近似对非线性失真估计中的非线性加权系数进行计算，使得所述非线性加权系数具有解析闭解的表达形式。2.根据权利要求1所述的非线性加权系数的计算装置，其中，所述非线性加权系数的计算装置还包括：系数处理单元，利用色散分布函数对非线性失真估计中的非线性加权系数进行积分处理；并且，所述系数计算单元通过近似后的所述链路损耗/增益函数以及大色散近似对积分处理后的非线性加权系数进行计算。3.根据权利要求1或2所述的非线性加权系数的计算装置，其中，所述非线性加权系数的计算装置还包括：光纤划分单元，将整个传输链路的光纤划分为多个光纤跨段；系数求和单元，对分别获得的不同光纤跨段的非线性加权系数进行求和，以得到整个传输链路的非线性加权系数的解析闭解。4.根据权利要求1或2所述的非线性加权系数的计算装置，其中，所述近似处理单元还用于使用高斯脉冲函数、或者非归零脉冲函数、或者归零脉冲函数、或者内奎斯特脉冲函数来近似信道内非线性失真估计中的脉冲形状。5.根据权利要求3所述的非线性加权系数的计算装置，其中，所述近似处理单元采用如下公式对链路损耗/增益函数进行近似处理，其中，G(zi)为所述链路损耗/增益函数，N为衰减控制因子，α为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵颖，窦亮，陶振宁，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP