光纤通信系统中的自适应非线性均衡器及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光纤通信系统中的自适应非线性均衡器及方法，涉及光纤通信领域。该自适应非线性均衡器包括N个非线性补偿模块、(N+N

【技术实现步骤摘要】
光纤通信系统中的自适应非线性均衡器及方法
本专利技术涉及光纤通信领域，具体是涉及一种光纤通信系统中的自适应非线性均衡器及方法。
技术介绍
光纤通信一直朝着更高通信容量、更长通信距离的方向发展，而如今限制信号速率进一步提高、传输距离进一步延长的因素，即为光纤中的非线性效应，以及这些非线性效应与光放大器的ASE(AmplifiedSpontaneousEmission，放大的自发辐射噪声)噪声之间相互作用带来的传输损伤。光纤中的非线性效应主要为克尔效应和受激散射，克尔效应包括自相位调制SPM(Self-PhaseModulation，自相位调制)、XPM(Cross-phaseModulation，交叉相位调制)和FWM(FourWaveMixing，四波混频)，受激散射包括SBS(StimulatedBrillouinScattering，受激布里渊散射)和SRS(StimulatedRamanScattering，受激拉曼散射)。在单载波通信系统中，影响信号的非线性效应主要是SPM、带内FWM和ASE噪声在非线性作用下对信号产生的干扰NSNI(NonlinearSignal-NoiseInterference，非线性噪声-信号相干)；在DWDM(DenseWavelengthDivisionMultiplexing，密集波分复用)系统中，除了要考虑上面的3种非线性，还要考虑带间FWM、受激散射。由于非线性效应的存在，当信号功率增加到一定值后，信号的性能反而会下降，这就是所谓的非线性香农极限，为了获得更大的通信容量，必须对信号进行非线性补偿，以提高甚至突破非线性香农极限。目前主流的非线性补偿方法均为电补偿，即在接收端将光信号转化为电信号，经过ADC(Analog-to-DigitalConverter，模数转换器)采样后，再进行数字信号处理，如非线性均衡、DBP(DigitalBackpropagation，数字背向传输)算法等等，但传统的非线性均衡和DBP算法只能部分地解决SPM、XPM效应，无法解决NSNI的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种光纤通信系统中的自适应非线性均衡器及方法，能够同时补偿信号在光纤中传输带来的色散和非线性效应的影响，并解决一部分NSNI的问题。本专利技术提供一种光纤通信系统中的自适应非线性均衡器，该自适应非线性均衡器的接收端与模数转换器相连，该自适应非线性均衡器包括N个非线性补偿模块、(N+N2)/2个色散补偿模块、一个抽头系数计算模块和一个加法器，N为大于1的正整数，非线性补偿模块的输入为A时，输出为|A|2*A；所述非线性补偿模块用于：补偿信号在光纤中传输过程中累积的非线性效应；所述色散补偿模块用于：补偿信号在光纤中传输的色散；所述抽头系数计算模块用于：采用自适应算法，通过迭代计算非线性均衡器的最佳抽头系数；所述加法器用于：将均衡器的各个支路的输出相加，得到最终经过补偿的信号。在上述技术方案的基础上，所述自适应非线性均衡器接收到经过模数转换的数字信号，(N+N2)/2个色散补偿模块CD对该数字信号依次进行长度为的光纤色散补偿，光纤分为N段，其中L为信号传输的光纤的总长度，N为分段数，得到N个经过不同程度色散补偿的信号(A1，A2，...，AN)；N个非线性补偿模块对前面得到的N个信号A1、A2、…、AN进行非线性补偿的运算：A′i＝|Ai|2×Ai，i＝1,2,…，N，得到(A′1，A′2，...，A′N)，此处(A′1，A′2，...，A′N)为一个中间量，表示信号在光纤传输过程中非线性的强度；对(A′1，A′2，...，A′N)进行剩余的色散补偿，具体操作为：对A′i进行长度为的色散，最终得到(A″1，A″2，...，A″N)，(A″1，A″2，...，A″N)为非线性均衡器N个支路的输出；将(A″1，A″2，...，A″N)分别乘以均衡器的抽头系数，然后与完全补偿色散的信号AN相加，得到最佳抽头系数，作为均衡器的输出Aout；将最佳抽头系数代入均衡器，得到最终输出。在上述技术方案的基础上，所述均衡器的抽头系数由自适应算法决定，自适应算法的流程为：S401、设定一组非线性均衡的N个初始抽头系数(γ1，γ2，...，γN)0，代入均衡器，得到输出Aout0；S402、在S401初始设定的抽头系数上增加一个微小的量，得到另外一组抽头系数(γ1，γ2，...，γN）1，将(γ1，γ2，...，γN)1代入均衡器，得到输出Aout1；S403、计算Aout0和Aout1的代价函数，用CF(Aout0)和CF(Aout1)表示：CF(A)＝σ2(|A|2)，其中，σ2为方差，||为取模运算，此处A取Aout0或Aout1；S404、计算代价函数的梯度：其中，为代价函数CF的梯度；S405、抽头系数更新，由一组抽头系数(γ1，γ2，...，γN)1推出新的抽头系数(γ1，γ2，...，γN)2：其中u为步长；S406、重复S403到S405的步骤，进行迭代，从(γ1，γ2，...，γN)2一直递推到(γ1，γ2，...，γN)2，直到满足以下条件，迭代终止：CF(AN)＜ε，其中，ε为设定的阈值，得到(γ1，γ2，...，γN)N；S407、S406得到的(γ1，γ2，...，γN)N即为最佳抽头系数，将其回馈给自适应均衡器。在上述技术方案的基础上，步骤S402中，所述(γ1，γ2，...，γN)1的计算过程如下：(γ1，γ2，...，γN)1＝(γ1，γ2，...，γN)0+δ，上式中，(γ1，γ2，...，γN)0为初始设定的一组抽头系数，δ为一个比较小的数，在初始设定的一组抽头系数中每个系数分别加上δ，即得到(γ1，γ2，...，γN)1。在上述技术方案的基础上，所述光纤分为N段时，均匀分段，每段长度均为L/N；或者不均匀分段，即N段的长度不相同。本专利技术还提供一种应用于上述自适应非线性均衡器的光纤通信系统中的自适应非线性均衡方法，包括以下步骤：S1、自适应非线性均衡器接收到经过模数转换的数字信号，(N+N2)/2个色散补偿模块CD对该数字信号依次进行长度为的光纤色散补偿，光纤分为N段，其中L为信号传输的光纤的总长度，N为分段数，得到N个经过不同程度色散补偿的信号(A1，A2，...，AN)；S2、N个非线性补偿模块对步骤S1得到的N个信号A1、A2、…、AN进行非线性补偿的运算：A′i＝|Ai|2×Ai，i＝1,2,…，N，得到(A′1，A′2，...，A′N)，此处(A′1，A′2，...，A′N)为一个中间量，表示信号在光纤传输过程中非线性的强度；S3、对步骤S2得到的(A′1，A′2，...，A′N)进行剩余的色散补偿，具体操作为：对A′i进行长度为的色散，最终得到(A″1，A″2，...，A″N)，(A″1，A″2，...，A″N)为非线性均衡器N个支路的输出；S4、将步骤S3得到的(A″1，A″2，...，A″N)分别乘以均衡器的抽头系数，然后与完全补偿色散的信号AN相加，得到均衡器的输出Aout；S5、将步骤S4得到的最佳抽头系数代入均衡器，得到最终输出。在上述技术方案的基础上，步骤S4中，均衡器的抽头系数由自适应算法决定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤通信系统中的自适应非线性均衡器，其特征在于：该自适应非线性均衡器的接收端与模数转换器相连，该自适应非线性均衡器包括N个非线性补偿模块、(N+N

【技术特征摘要】
1.一种光纤通信系统中的自适应非线性均衡器，其特征在于：该自适应非线性均衡器的接收端与模数转换器相连，该自适应非线性均衡器包括N个非线性补偿模块、(N+N2)/2个色散补偿模块、一个抽头系数计算模块和一个加法器，N为大于1的正整数，非线性补偿模块的输入为A时，输出为|A|2*A；所述非线性补偿模块用于：补偿信号在光纤中传输过程中累积的非线性效应；所述色散补偿模块用于：补偿信号在光纤中传输的色散；所述抽头系数计算模块用于：采用自适应算法，通过迭代计算非线性均衡器的最佳抽头系数；所述加法器用于：将均衡器的各个支路的输出相加，得到最终经过补偿的信号。2.如权利要求1所述的光纤通信系统中的自适应非线性均衡器，其特征在于：所述自适应非线性均衡器接收到经过模数转换的数字信号，(N+N2)/2个色散补偿模块CD对该数字信号依次进行长度为的光纤色散补偿，光纤分为N段，其中L为信号传输的光纤的总长度，N为分段数，得到N个经过不同程度色散补偿的信号(A1，A2，...，AN)；N个非线性补偿模块对前面得到的N个信号A1、A2、…、AN进行非线性补偿的运算：A′i＝|Ai|2×Ai，i＝1,2,…，N，得到(A′1，A′2，...，A′N)，此处(A′1，A′2，...，A′N)为一个中间量，表示信号在光纤传输过程中非线性的强度；对(A′1，A′2，...，A′N)进行剩余的色散补偿，具体操作为：对A′i进行长度为的色散，最终得到(A″1，A″2，...，A″N)，(A″1，A″2，...，A″N)为非线性均衡器N个支路的输出；将(A″1，A″2，...，A″N)分别乘以均衡器的抽头系数，然后与完全补偿色散的信号AN相加，得到最佳抽头系数，作为均衡器的输出Aout；将最佳抽头系数代入均衡器，得到最终输出。3.如权利要求2所述的光纤通信系统中的自适应非线性均衡器，其特征在于：所述均衡器的抽头系数由自适应算法决定，自适应算法的流程为：S401、设定一组非线性均衡的N个初始抽头系数(γ1，γ2，...，γN)0，代入均衡器，得到输出Aout0；S402、在S401初始设定的抽头系数上增加一个微小的量，得到另外一组抽头系数(γ1，γ2，...，γN）1，将(γ1，γ2，...，γN)1代入均衡器，得到输出Aout1；S403、计算Aout0和Aout1的代价函数，用CF(Aout0)和CF(Aout1)表示：CF(A)＝σ2(|A|2)，其中，σ2为方差，||为取模运算，此处A取Aout0或Aout1；S404、计算代价函数的梯度：其中，为代价函数CF的梯度；S405、抽头系数更新，由一组抽头系数(γ1，γ2，...，γN)1推出新的抽头系数(γ1，γ2，...，γN)2：其中u为步长；S406、重复S403到S405的步骤，进行迭代，从(γ1，γ2，...，γN)2一直递推到(γ1，γ2，...，γN)N，直到满足以下条件，迭代终止：CF(AN)＜ε，其中，ε为设定的阈值，得到(γ1，γ2，...，γN)N；S407、S406得到的(γ1，γ2，...，γN)N即为最佳抽头系数，将其回馈给自适应均衡器。4.如权利要求3所述的光纤通信系统中的自适应非线性均衡器，其特征在于：步骤S402中，所述(γ1，γ2，...，γN)1的计算过程如下：(γ1，γ2，...，γN)1＝(γ1，γ2，...，γN)0+δ，上式中，(γ1，γ2，...，γN)0为初始设定的一组抽头系数，δ为一个比较小的数，在初始设定的一组抽头系...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蔚，郑强，余少华，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42