一種光傳輸過程中對光非線性相位補償?shù)膬?yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光傳輸過程中對光非線性相位補償?shù)膬?yōu)化方法，所述方法包括步驟：A：依據(jù)光纖的輸入光功率通過對光纖信道的描述方程得到一個關(guān)于非線性相位損耗的估計值；B：在光纖的輸出端，探測得到實時功率值；C：通過非線性方程參數(shù)得到光相位的實時偏移量；D：對實時偏移量進行抽樣；E：將樣值與估計值進行比較，由于估計值比實測偏移量會誤差大，所以實時偏移量與估計值作差求模，將樣值與估計值模最大的選出來；F：由于該值與真實值接近，我們在終端優(yōu)選一個值對結(jié)果進行補償，用該值對光纖的非線性相位補償，比常規(guī)方式更準確。本發(fā)明能夠合理利用光傳輸過程中非線性相位補償理論與實際的結(jié)合，利用相關(guān)算法進行更精確的補償。
【專利說明】一種光傳輸過程中對光非線性相位補償?shù)膬?yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種光傳輸過程中對光相位非線性補償?shù)膬?yōu)化方法。
技術(shù)背景
[0002]下一代骨干光纖通信系統(tǒng)正朝著超高速率、超大容量和超長距離的方向發(fā)展，而隨著傳輸容量和傳輸距離的增加，信號的輸入功率不斷提高，NLD (非線性損傷)積累也愈加嚴重。相對于非線性損傷，如⑶(群速度色散)和PMD (偏振模色散)，NLD具有動態(tài)適變性強和變化速率塊的特點，其大小與信號輸入功率、調(diào)制格式、CD分布等諸多系統(tǒng)配置參數(shù)有關(guān)，因此NLC (非線性補償)的技術(shù)難度更大，是目前限制光纖通信系統(tǒng)性能的主要因素。NLD包括信道內(nèi)和信道間兩類，前者由SPM (自相位調(diào)制)造成，后者由XPM (交叉相位調(diào)制)和FWM (四波混頻)效應引起。近年來隨著數(shù)字想干接收技術(shù)的發(fā)展，信號光全場信息都可以恢復并轉(zhuǎn)化為電域數(shù)字信號，這使得基于DSP (數(shù)字信號處理)的NLC技術(shù)迅猛發(fā)展。
[0003]目前提出的NLC技術(shù)從信號處理方式看可以分為光域補償和電域補償兩大類。光域補償具有帶寬高、對調(diào)制速率格式無限制的優(yōu)先，并可以實現(xiàn)實時處理；電域補償具有靈活、可靠和功能強大的優(yōu)點，但對ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換)和DSP器件有較高的要求，目前的主要補償技術(shù)分為三大類，分別為:
[0004]1、基于光相位調(diào)制器的補償技術(shù):
[0005]由于SPM/XPM效應導致的非線性相移與信號功率有關(guān)，信號自身和周圍信道功率的瞬時變化都會造成信號相位抖動，因此有學者提出在接收機前加入用于NLC的PM (相位調(diào)制器)和光探測器，PM對信號相位的調(diào)制幅度與光探測器探測到的信號瞬時功率成正比，調(diào)制系數(shù)則與光纖的非線性系數(shù)異號，從而抵消非線性相移。該方法采用IOGHz帶寬的PIN(光電二極管)在接收端探測唄補償信道功率的實時變化，輸出RF (射頻)信號經(jīng)放大后驅(qū)動PM工作，在經(jīng)延時器一確保對應同一脈沖的光電信號同時到達PM.數(shù)值仿真結(jié)果表明對于lOGbit/s色散管理系統(tǒng)，當傳輸距離在3500km以上時，用該方法補償SPM可以提高系統(tǒng)Q值3DB以上。
[0006]2、0PC/EPC (光域/電域相位共軛)技術(shù)
[0007]OPC技術(shù)利用非線性介質(zhì)中FWM效應在鏈路中點處對信號的相位和頻譜進行反轉(zhuǎn)，使得前后兩段光纖中SPM/XPM產(chǎn)生的非線性相移大小相同符號相反，從而互相抵消。該方法可以在多信道并行下同事補償SPM和XPM，具有效率高對信號速率和調(diào)制格式透明的優(yōu)點。但是由于FWM頻譜反轉(zhuǎn)需要占用兩倍帶寬，且會改變信號波長，因此實用性不強。進而有學者提出EPC技術(shù)，利用想干探測模塊和I/Q調(diào)制器取代OPC模塊。在恢復出I/Q電信號后再利用I/Q重新調(diào)制同一波長激光產(chǎn)生相位共軛信號。相比OPC，EPC補償技術(shù)更加可靠，不占用額外的頻譜資源，同時輸出信號波長保持不變。
[0008]3、BP 技術(shù)
[0009]BP技術(shù)包括DBP (數(shù)字后向傳輸)補償技術(shù)和OBP (光后向傳輸)技術(shù)。兩者機理完全相同，不同的是前者基于DSP技術(shù),而后者基于全光處理技術(shù)。
[0010]DBP技術(shù)室通過各種數(shù)值算法如SSF和VSTF法求解NLSE，從而模擬輸出光信號經(jīng)過同樣長度但NL、CD相反的傳輸光纖，實現(xiàn)對CD和NLD的補償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011](一)要解決的技術(shù)問題
[0012]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種光傳輸過程中對光非線性相位補償?shù)膬?yōu)化方法技術(shù)方案。該方案不同于以往的利用數(shù)值計算得出的估計值對輸出光纖取反補償?shù)囊话惴椒?，利用?shù)字計算與實際測量相結(jié)合，在考慮了最嚴重的影響之外還顧及到由于實際信道中的相位偏移問題，提出了 一種新型的，更精確的補償方法，以這種方法可以更精確的對信號進行非線性相位補償。
[0013]為解決上述問題，本發(fā)明提供了非線性相位補償方法，如圖所示，包括以下步驟:
[0014]A:依據(jù)光纖的輸入光功率通過對光纖信道的描述方程(非線性薛定諤方程)得到一個關(guān)于非線性相位損耗的估計值；
[0015]B:整在光纖的輸出端，利用光功率計，探測得到實時功率值；
[0016]C:利用光功率與光非線性相位之間的關(guān)系，通過計算得到光相位的實時偏移量；
[0017]D:對實時偏移量進行抽樣；
[0018]E:將樣值與估計值進行比較，由于估計值比實測偏移量會誤差更大，所以實時偏移量與估計值作差求模，將樣值與估計值模最大的優(yōu)選出來；
[0019]F:由于模值最大，所以該樣值與真實值越接近，由于無法做到實時補償，我們只能在終端優(yōu)選一個值對結(jié)果進行補償，所以輸出端可以直接將此優(yōu)選樣值的大小，取反，然后輸入到光纖當中，對光纖的非線性相位進行補償。
[0020]優(yōu)選地:所述步驟B中，對當前的輸出光功率進行實時探測，而[0021 ] 不再局限于以前數(shù)字后向補償常常利用的直接通過解薛定諤方
[0022]程得到的一個估計值對光纖非線性進行補償?shù)姆绞?，這樣將理論
[0023]與實際相結(jié)合，對光纖非線性的補償更貼近實際。
[0024]優(yōu)選地:所述步驟C中，通過得到的輸出實時變化的功率值，得
[0025]到由于光纖中各部分非線性造成的相位影響不同而通過實際探
[0026]測得到一組實際值，通過光纖非線性相位偏移與光功率的關(guān)系，
[0027]可以得到光信號通過光纖造成的非線性效應影響的實際值。
[0028]優(yōu)選地:所述步驟E中，由于僅通過理論計算得到的估計值不能完全反應光纖中由于種種原因(光纖折射率不均勻、激光源的功率不穩(wěn)定)造成的光信號相位偏移，所以，得到的一組抽樣實際樣本的相位誤差應該介于真實值與近似值之間，在此基礎上，通過作差求模，得出來的最大值，那么該樣本所反映的非線性相位偏移就是樣本中的最優(yōu)值，將這個值求反輸入到光纖中，則可以最好的補償光纖中的非線性相位偏移。
[0029](二)有益效果
[0030]本發(fā)明通過理論與實際的結(jié)合，利用已有的經(jīng)典方法，利用數(shù)值方法求解非線性薛定諤方程得到一個理論近似值，利用實際測量得到光纖輸出的非線性相位偏移，利用抽樣與比較，得到最優(yōu)解，在后向產(chǎn)生的方法更精確的補償了光纖中由于各種原因造成的非線性相位偏移從而對光纖的非線性進行了更深入的補償。
[0031]本發(fā)明能夠合理利用光傳輸過程中非線性相位補償理論與實際的結(jié)合，對理論值考慮最主要的影響計算得到一個標準參照，利用粗略值進行對比得到精確值，然后利用這個最優(yōu)值對信號衰減進行更精確的補償。
【具體實施方式】
[0032]下面對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明所述的一種光傳輸過程中對光非線性相位補償?shù)膬?yōu)化方法，包括以下步驟:
[0034]A:利用激光器產(chǎn)生功率為的光信號。
[0035]B:將光信號輸入到有效長度為，非線性長度(通過有效長度計算)為的光纖中。
[0036]C:依據(jù)對薛定諤方程的數(shù)值解的方法，求得非線性效應當中的相位偏移值Φ ；
[0037]D:利用輸出的光功率，我們可以求得光纖中實時的光纖非線性相位值:；
[0038]E:將實際值進行抽樣，得到一組關(guān)于非線性相移的樣本值:；
[0039]F:將這些值分別與相位偏移值的數(shù)值近似解Φ作差求模，由于該近似解考慮的范疇最少，影響最大，所以該值與真實值之間的差距最大，那得到的實際值雖然與真實值也有誤差，但是此誤差由于考慮的因素更多，所以應當小于理論計算的誤差，也就是模值最大，那么該樣本最優(yōu)。
[0040]G:選出該最優(yōu)樣本，得到實際值的最優(yōu)解，利用此最優(yōu)解進行補償，具體補償方法則是，利用后端DSP產(chǎn)生與求解值大小相同方向相反的一個解，對信號星座進行補償。
[0041]為了說明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面附圖對本發(fā)明的一種光傳輸過程中對光非線性相位補償?shù)膬?yōu)化方法作出詳細說明。
[0042]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對于本發(fā)明的多種修改將是顯而易見的，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】:圖1為專利仿真流程圖。實現(xiàn)在光通信的過程中，首先將輸出信號進行實時光通信探測；利用非線性薛定諤方程計算其相位偏移的理論值；將實際值抽樣；將樣值與計算所得近似值相比較，得到相對精確的真實值；利用該值取反，輸入光纖，對光纖的非線性相移進行相關(guān)補償。
【權(quán)利要求】
1.一種光傳輸過程中對光非線性相位補償?shù)膬?yōu)化方法，主要實施步驟包括: A:依據(jù)光纖的輸入光功率通過對光纖信道的描述方程(非線性薛定諤方程)得到一個關(guān)于非線性相位損耗的估計值； B:整在光纖的輸出端，利用光功率計，探測得到實時功率值； C:利用光功率與光非線性相位之間的關(guān)系，通過計算得到光相位的實時偏移量； D:對實時偏移量進行抽樣； E:將樣值與估計值進行比較，由于估計值比實測偏移量會誤差更大，所以實時偏移量與估計值作差求模，將樣值與估計值模最大的優(yōu)選出來； F:由于模值最大，所以該樣值與真實值越接近，由于無法做到實時補償，我們只能在終端優(yōu)選一個值對結(jié)果進行補償，所以輸出端可以直接將此優(yōu)選樣值的大小，取反，然后輸入到光纖當中，對光纖的非線性相位進行補償。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光傳輸過程中對光相位非線性補償?shù)膬?yōu)化方法，其特征在于:所述步驟B中，對當前的輸出光功率進行實時探測，而不再局限于以前數(shù)字后向補償常常利用的直接通過解薛定諤方程得到的一個估計值對光纖非線性進行補償?shù)姆绞?，這樣將理論與實際相結(jié)合，對光纖非線性的補償更貼近實際。
3.如權(quán)利要求1所述的一種光傳輸過程中對光相位非線性補償?shù)膬?yōu)化方法，其特征在于:所述步驟C中，通過得到的輸出實時變化的功率值，得到由于光纖中各部分非線性造成的相位影響不同而通過實際探測得到一組實際值，通過光纖非線性相位偏移與光功率的關(guān)系，可以得到光信號通過光纖造成的非線性效應影響的實際值。
4.如權(quán)利要求1所述的一種光傳輸過程中對光相位非線性補償?shù)膬?yōu)化方法，其特征在于:所述步驟E中，由于僅通過理論計算得到的估計值不能完全反應光纖中由于種種原因(光纖折射率不均勻、激光源的功率不穩(wěn)定)造成的光信號相位偏移，所以，得到的一組抽樣實際樣本的相位誤差應該介于真實值與近似值之間，在此基礎上，通過作差求模，得出來的最大值，那么該樣本所反映的非線性相位偏移就是樣本中的最優(yōu)值，將這個值求反輸入到光纖中，則可以最好的補償光纖中的非線性相位偏移。
【文檔編號】H04B10/2543GK103916190SQ201410037500
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】劉博 , 忻向軍, 張麗佳, 王擁軍, 張琦, 尹霄麗, 方舟, 胡善亭, 田清華 申請人:北京郵電大學