本发明专利技术公开了一种基于强度噪声方差以及低通滤波器的光纤自适应非线性补偿方案。N路波长不同的光相位调制信号由波分复用器(102)合为一路波分复用信号，放大后进入长距离光纤中传输；在接收端，复用信号首先通过一个波分解复用器(105)分离为N路独立的信号，接着与各自的本振光源(1061～106N)耦合进入光混频器(1071～107N)中；再分别经过光电转换入及数字信号处理单元(110)，最后通过检测强度噪声方差，并结合低通滤波算法，实现信号的自适应非线性补偿。与其它补偿方案相比，本发明专利技术可以在不知道信道准确参数的情况下对信号非线性精确补偿，极大的提高了网络的鲁棒性，降低了复杂度，更适用于下一代高速(P比特级)光网络的传输领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速光传输领域，尤其是一种基于强度噪声方差以及低通滤波器的光纤自适应非线性补偿方案。
技术介绍
通信技术的发展自古以来从未间断过。在近代的发展中，人们更加关注信息传送的距离、速率、有效性以及经济性，因此光纤作为传输媒介的提出，很快引起了通信技术的一场革命，使光纤通信在随后几十年的时间里得到了迅猛发展，并且逐渐成为了现代通信的基石。光纤通信发展另一重大里程碑是1986年南安普顿大学专利技术的掺铒光纤放大器(EDFA)。它的问世使光纤通信不再需要光电光转换的情况下，直接在光域对信号进行放大，并且可以同时放大C波段内的多个波长信号，最终引领了另一次的革命浪潮——波分复用技术的发展。无论技术如何发展，增大传输容量以及增加传输距离都是通信系统始终最求的两大发展目标，因此通信系统的性能通常用比特率-距离积(BL)来衡量。每次技术的发展和关键问题的解决都会使中继距离和传输容量在一定程度上得到突破性进展，最近研究显示，BL积的增长速率大约是每4年增加10倍。但是随之而来的新问题也不断产生，如EDFA的专利技术带来了自发辐射噪声的积累；长距离单模光纤的应用造成了非线性和色散的损伤等。随着速率的提高和传输距离的增长，面临的问题也在逐渐变化。速率的提高导致接收机带宽增加，检测到的噪声功率也随之增加。为了维持一定的信噪比，则需增加信号功率。然而信号功率的增加必然会引起更强的光纤非线性损伤，而且对于高速窄脉冲信号来说，非线性的影响会进一步加剧。而当今光纤通信传输系统，色散已经不是问题，多种方法都可以将色散引起的损伤完全消除。因此，光纤非线性成为了限制传输距离的主要因素，其补偿方法也是研究的热点与难点。具体来说，目前已经有很多方法可以较好的补偿非线性。早期在单信道传输系统中，Killey以及Goeger等课题组利用光均衡器和电均衡器可以有效的减小自相位调制效应(SPM)的影响。特别是在PSK系统中，由于SPM导致的非线性相移与信号强度有关，可以根据信号强度对接收到的信号施加相应的相移，部分抵消SPM的影响；随着WDM的普及与应用，交叉相位调制(XPM)以及四波混频(FWM)成为了信号的约束条件。因此色散管理的提出，通过相位适配技术，有效抑制了XPM和FWM效应。然而随着传输距离和传输速率的进一步增加，以上方案的补偿效果都不尽人意。李桂芳小组首次提出利用后向传输(DBP)的方案，通过离线DSP模拟反向光纤传输过程，实现了较好的非线性补偿。但是复杂的计算无法应用于实时信号处理中；2007年Kumar小组利用传输中点相位共轭信号方案同样实现了非线性补偿，但是传输过程中的功率无法严格意义上匹配；2013年贝尔实验室刘翔领导的小组提出了发送端共轭信号传输方案，此方案极为简单，补偿效果稳定，但是使频谱效率减半。以上方案各有优点，其中DBP方案可以补偿光纤中所有非线性的影响而受到广泛的关注和研究。但是现有技术方案大多数是建立在已知所有链路参数(如光纤色散值、非线性值、光纤输出功率等)的条件下。而在可重构的传输网络中，或者某一系统的不同时间里，链路参数随外界条件而改变，或者随时间而波动，因此并不能精确获得当前参数值。此时，自适应非线性补偿方案的研究具有重大意义与应用价值。
技术实现思路
鉴于现有技术的以上缺点，本专利技术的目的是提供一种基于强度噪声方差以及低通滤波器的光纤自适应非线性补偿方案，该方案无需知道精确的链路参数，并降低了传统DBP算法的复杂度。本方案通过探测强度噪声方差，并结合低通滤波器算法，利用改进DBP算法实现了低复杂度的自适应非线性补偿。本专利技术的目的是基于如下分析和方案提出和实现的：一种基于强度噪声方差以及低通滤波器的光纤自适应非线性补偿方案。主要由沿光路顺序连接的以下器件构成：一路或多路相位调制光信号(1011～101N)、一个光波分复用器(102)、一个光放大器(103)、一段长距离光纤(104)、一个波分解复用器(105)、N个本振光源(1061～106N)、N个光混频器(1071～107N)、光电转换器(108)、采样模块(109)以及数字信号处理单元(110)；N路波长不同的光相位调制信号由波分复用器(102)合为一路波分复用信号；合并后的光信号由一个放大器(103)放大后进入一段长距离光纤(104)中传输；在接收端，复用信号首先通过一个波分解复用器(105)分离为N路独立的信号，接着与各自的本振光源(1061～106N)耦合进入光混频器(1071～107N)中；再分别经过光电转换器(108)、采样模块(109)以及数字信号处理单元(110)，最后通过检测强度噪声方差，并结合低通滤波算法，实现信号的自适应非线性补偿。这样，N路波长不同的光相位调制信号经过放大器后进入一段长距离光纤(104)中进行传输。在传输过程中，光信号受到光纤固有的色散和非线性的影响而产生失真。传输后的信号通过本振光源、光混频器、光电转换器等器件转换成电信号，并由数字信号处理单元存储并进行处理。最后利用所提出的算法对信号失真和损伤进行自适应补偿。采用本专利技术的方法，包括以下几个特征：1)不需要知道精确的链路参数(包括光纤输出功率、光纤非线性)既可对光纤非线性进行精确的补偿；2)在自适应非线性补偿过程中使用强度噪声方差，避免了载波相位恢复和偏振解复用的重复运算；并结合低通滤波算法，极大的提高了补偿效率；3)接收端使用传统的相干检测装置，很好地实现了对现有网络的兼容性。一般来讲，在可重构的传输网络中，或者某一系统的不同时间里，链路参数随外界条件而改变，或者随时间而波动，因此并不能精确、及时的获得当前参数值，因此本专利技术适用于解决下一代软件定义网络中的动态可变问题。所述方案既可与其他复用技术结合，如正交频分复用(OFDM)，波分复用(WDM)，也可以与更高阶的调制格式相结合，如相位调制(PSK)，正交振幅键控调制(QAM)等，以实现超高速的动态自适应网络建设。基于强度噪声方差以及低通滤波器的光纤自适应非线性补偿方案，在接收机端采取离线数字信号处理的方式进行解调和补偿。其中自适应非线性补偿主要分为三个步骤：首先将相干接收后的信号通过色散估计和补偿算法去除色散的影响。接着任意设定一个光纤非线性的初始值γ(0)，并通过一个低通滤波器，滤波后的信号用作非线性补偿因子施加到色散补偿后的信号。最后计算所得信号的强度噪声方差Var(δi2)，并判断这个值是否最小。如果不是，则更新非线性系数重复以上本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于强度噪声方差以及低通滤波器的光纤自适应非线性补偿方案，其特征在于，主要由沿光路顺序连接的以下器件构成：一路或多路相位调制光信号(1011～101N)、一个光波分复用器(102)、一个光放大器(103)、一段长距离光纤(104)、一个波分解复用器(105)、N个本振光源(1061～106N)、N个光混频器(1071～107N)、光电转换器(108)、采样模块(109)以及数字信号处理单元(110)；N路波长不同的光相位调制信号由波分复用器(102)合为一路波分复用信号；合并后的光信号由一个放大器(103)放大后进入一段长距离光纤(104)中传输；在接收端，复用信号首先通过一个波分解复用器(105)分离为N路独立的信号，接着与各自的本振光源(1061～106N)耦合进入光混频器(1071～107N)中；再分别经过光电转换器(108)、采样模块(109)以及数字信号处理单元(110)，最后通过检测强度噪声方差，并结合低通滤波算法，实现信号的自适应非线性补偿。
【技术特征摘要】
1.一种基于强度噪声方差以及低通滤波器的光纤自适应非线性补偿方案，其
特征在于，主要由沿光路顺序连接的以下器件构成：一路或多路相位调制光信
号(1011～101N)、一个光波分复用器(102)、一个光放大器(103)、一段长距离光
纤(104)、一个波分解复用器(105)、N个本振光源(1061～106N)、N个光混频器
(1071～107N)、光电转换器(108)、采样模块(109)以及数字信号处理单元(110)；N
路波长不同的光相位调制信号由波分复用器(102)合为一路波分复用信号；合并
后的光信号由一个放大器(103)放大后进入一段长距离光纤(104)中传输；在接
收端，复用信号首先通过一个波分解...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫连山，陈智宇，易安林，蒋林，盘艳，潘炜，罗斌，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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