本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域的光傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器的構(gòu)建方法、及信道間非線性噪聲抑制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，高清、3D、超高清等視頻技術(shù)迅速發(fā)展，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、云存儲(chǔ)等業(yè)務(wù)需求爆炸式增長(zhǎng)，對(duì)光纖系統(tǒng)傳輸距離和容量提出了更高的要求，因此超高速長(zhǎng)距離光纖傳輸成為國(guó)內(nèi)研究熱點(diǎn)之一，人們一直向著速度更快、距離更長(zhǎng)的目標(biāo)邁進(jìn)。

傳輸容量和傳輸距離的每一次突破，總是源于新技術(shù)的采用和關(guān)鍵問(wèn)題的克服，但是也由此引入了新的問(wèn)題，限制光纖傳輸系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。從早期的模間色散和損耗限制，到后來(lái)的群速度色散限制，到如今的光纖非線性和色散綜合限制，隨著傳輸速率的提高和傳輸距離的增長(zhǎng)，光纖傳輸系統(tǒng)面臨的問(wèn)題也在不斷發(fā)生變化。

在大容量長(zhǎng)距離光纖傳輸系統(tǒng)中，多跨段級(jí)聯(lián)，多信道并存，光纖相互作用長(zhǎng)度加大，使ASE噪聲、色散和非線性效應(yīng)的累積更加嚴(yán)重，限制了大容量長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)的性能。近幾年，國(guó)內(nèi)外已有諸多研究人員對(duì)大容量長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)中的色散和非線性效應(yīng)及其補(bǔ)償方法進(jìn)行了研究，主要集中在分析各非線性效應(yīng)在光纖傳輸系統(tǒng)中的影響、相互之間的影響以及非線性損傷的補(bǔ)償方法。

目前的非線性損傷補(bǔ)償方法主要包括兩類：光域補(bǔ)償和電域補(bǔ)償。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，使得利用DSP技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的色散和非線性補(bǔ)償成為可能，不僅靈活性較強(qiáng)，且成本較低，使得商業(yè)實(shí)用成為可能。在電域補(bǔ)償中，最為常用的是反向傳輸算法，通過(guò)模擬光信號(hào)的反向數(shù)字傳輸鏈路，來(lái)達(dá)到消除光信號(hào)在傳輸過(guò)程中所受到的色散及非線性影響的目的。DBP算法需要首先對(duì)信道中的非線性噪聲進(jìn)行估計(jì)和預(yù)測(cè)，目前常用的方法有時(shí)域高斯噪聲模型(GN model)和頻域?qū)?shù)微擾模型(FRLP model) 等。但是由于DBP算法的復(fù)雜度，補(bǔ)償效果不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器的構(gòu)建方法和裝置、及信道間非線性噪聲抑制方法和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性噪聲進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，從而有效降低信道的誤碼率，提高系統(tǒng)性能。具體技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了濾波器的構(gòu)建方法，包括如下步驟：

S1)發(fā)射端發(fā)送檢驗(yàn)序列，數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)MZ調(diào)制器調(diào)制后經(jīng)過(guò)復(fù)用進(jìn)入光纖信道，在經(jīng)過(guò)M跨段傳輸后經(jīng)過(guò)解復(fù)用和相干接收，獲得相干探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)；

S2)利用DBP算法根據(jù)“先進(jìn)后出”的原則建立反向虛擬光纖鏈路，對(duì)相干探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行色散補(bǔ)償和非線性補(bǔ)償，在每一跨段補(bǔ)償之前加光衰減器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行衰減；

S3)重復(fù)上述步驟S1)和S2)，獲得不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的影響系數(shù)，包括自相位調(diào)制對(duì)信號(hào)的影響系數(shù)、交叉相位調(diào)制導(dǎo)致的噪聲影響系數(shù)；

S4)利用不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的影響系數(shù)，獲得不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲及其方差；

S5)利用不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲及其方差，獲得不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的XPM相位噪聲的自相關(guān)系數(shù)；

S6)利用不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的XPM相位噪聲的自相關(guān)系數(shù)，獲得不同頻率的信道對(duì)中心信道XPM效應(yīng)的影響大?。?/p>

S7)利用不同頻率的信道對(duì)中心信道XPM效應(yīng)的影響大小，獲得與信道間隔和干涉信道發(fā)射序列相關(guān)的基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器。

進(jìn)一步，步驟S4)中，所述基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器表示為：

其中，為不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲，ω_k-ω_s為信道間隔，{b₀}為干涉信道發(fā)射序列，L為傳輸距離，γ為非線性系數(shù)，β₂為二階色散參數(shù)。

進(jìn)一步，所述步驟S11)中，光纖信道采用固定步長(zhǎng)的對(duì)稱分步傅立葉算法進(jìn)行建模，步長(zhǎng)為h，在步長(zhǎng)h內(nèi)，線性算子和非線性算子相互獨(dú)立，每一個(gè)跨段進(jìn)行N次補(bǔ)償，共傳輸M跨段，在每一跨段后接光放大器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大。

進(jìn)一步，所述步驟S2)中，所述非線性補(bǔ)償在每一跨段中間位置進(jìn)行，用于補(bǔ)償?shù)臑V波器為：

進(jìn)一步，所述步驟S2)中，所述色散補(bǔ)償采用頻域?yàn)V波器，用于補(bǔ)償?shù)臑V波器表示為：

其中，λ-載波波長(zhǎng)，ω-載波頻率，S-色散斜率，c-光速。

進(jìn)一步，所述非線性補(bǔ)償中，每一信道的光信號(hào)采用XPM模塊計(jì)算其它信道的交叉相位調(diào)制對(duì)該信道的影響，其中第q個(gè)信道的XPM模塊的計(jì)算公式為：

其中，E_out–輸出光場(chǎng)。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了濾波器的構(gòu)建裝置，包括：

相干探測(cè)信號(hào)獲取模塊，用于發(fā)射端發(fā)送檢驗(yàn)序列，數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)MZ調(diào)制器調(diào)制后經(jīng)過(guò)復(fù)用進(jìn)入光纖信道，在經(jīng)過(guò)M跨段傳輸后經(jīng)過(guò)解復(fù)用和相干接收，獲得相干探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)；

相干探測(cè)信號(hào)補(bǔ)償模塊，用于利用DBP算法根據(jù)“先進(jìn)后出”的原則建立反向虛擬光纖鏈路，對(duì)相干探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行色散補(bǔ)償和非線性補(bǔ)償，在每一跨段補(bǔ)償之前加光衰減器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行衰減；

DSP處理模塊，用于通過(guò)所述相干探測(cè)信號(hào)獲取模塊和相干探測(cè)信號(hào)補(bǔ)償模塊的多次處理，得到不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的影響系數(shù)，包括自相位調(diào)制對(duì)信號(hào)的影響系數(shù)、交叉相位調(diào)制導(dǎo)致的噪聲影響系數(shù)；

XPM相位噪聲獲取模塊，用于利用不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的影響系數(shù)，獲得不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲及其方差；

XPM自相關(guān)系數(shù)獲取模塊，用于利用不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲及其方差，獲得不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的XPM相位噪聲的自相關(guān)系數(shù)；

不同干涉信道的XPM效應(yīng)獲取模塊，用于利用不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的XPM相位噪聲的自相關(guān)系數(shù)，獲得不同頻率的信道對(duì)中心信道XPM效應(yīng)的影響大小；

信道補(bǔ)償濾波器獲取模塊，用于利用不同頻率的信道對(duì)中心信道XPM效應(yīng)的影響大小獲得與信道間隔和干涉信道發(fā)射序列相關(guān)的基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了非線性噪聲抑制方法，包括：

利用DBP算法根據(jù)“先進(jìn)后出”的原則建立反向虛擬光纖鏈路；

在反向虛擬光纖鏈路中，對(duì)相干探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)采用基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器計(jì)算不同信道下的XPM相位噪聲補(bǔ)償值；

根據(jù)不同信道下的XPM相位噪聲補(bǔ)償值，對(duì)目標(biāo)信道中的XPM相位噪聲進(jìn)行補(bǔ)償。

進(jìn)一步，所述基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器為：

其中，為不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲，ω_k-ω_s為信道間隔，{b₀}為干涉信道發(fā)射序列，L為傳輸距離，γ為非線性系數(shù)，β₂為二階色散參數(shù)。

第四方面，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了非線性噪聲抑制系統(tǒng)，包括：

反向虛擬光纖鏈路建立模塊，用于利用DBP算法根據(jù)“先進(jìn)后出”的原則建立反向虛擬光纖鏈路；

XPM相位噪聲補(bǔ)償計(jì)算模塊，用于在反向虛擬光纖鏈路中對(duì)相干探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)采用基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器計(jì)算不同信道下的XPM相位噪聲補(bǔ)償值；

XPM相位噪聲補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)不同信道下的XPM相位噪聲補(bǔ)償值，對(duì)目標(biāo)信道中的XPM相位噪聲進(jìn)行補(bǔ)償。

由上述的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例在接收端對(duì)目標(biāo)信道的符號(hào)進(jìn)行接收，得到未補(bǔ)償?shù)男蛄衶r_k}，由{r_k}得到的值，根據(jù)不同頻率下的信道對(duì)中心信道影響的大小構(gòu)造與信道間隔和干涉信道發(fā)射序列相關(guān)的基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器，對(duì)光纖信道模型中不同信道的功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，并根據(jù)數(shù)字反向傳輸算法的原理對(duì)非線性噪聲進(jìn)行補(bǔ)償，由于不需要計(jì)算所有干涉信道對(duì)中心信道的非線性影響，因此可以有效降低現(xiàn)有DSP補(bǔ)償算法的復(fù)雜度。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地， 下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的大容量長(zhǎng)距離WDM光傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的光纖信道模型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例WDM系統(tǒng)中非線性補(bǔ)償處理流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的利用基于載波相關(guān)適配的信道間非線性噪聲抑制方法對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行非線性補(bǔ)償?shù)奶幚砹鞒淌疽鈭D；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的不同干涉信道對(duì)中心信道非線性效應(yīng)影響的曲線示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的根據(jù)圖5得到的濾波器的頻率特性示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的每一跨段在光纖信道中的正向傳輸示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例的每一跨段利用DBP算法的虛擬光纖鏈路中反向傳輸示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面首先對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中用到的函數(shù)及其參數(shù)做一個(gè)說(shuō)明：

E(z,t)-光場(chǎng)慢變包絡(luò)；

E_in–輸入光場(chǎng)；

E_out–輸出光場(chǎng)；

γ-非線性系數(shù)；

G–放大器的放大增益；

H(ω)為色散補(bǔ)償濾波器的傳遞函數(shù)，其中：

λ-載波波長(zhǎng)ω-載波頻率D-色散系數(shù)S-色散斜率c-光速；

Δa_k-在z＝L時(shí)刻，接收到的信號(hào)受到非線性效應(yīng)的影響；

L–傳輸距離；

S_h,u,m-表征自相位調(diào)制(SPM)對(duì)相位噪聲貢獻(xiàn)的大小；

X_h,u,m-表征交叉相位調(diào)制(XPM)對(duì)相位噪聲貢獻(xiàn)的大??；

θ-干涉信道對(duì)目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲；

-相位噪聲方差；

R_k,s(l)-不同干涉信道的相位噪聲同中心信道的自相關(guān)函數(shù)；

ω_k-ω_s-信道間隔。

本發(fā)明針對(duì)長(zhǎng)距離大容量WDM光纖傳輸系統(tǒng)，采用數(shù)字反向傳輸算法(DBP)，對(duì)色散和非線性進(jìn)行聯(lián)合補(bǔ)償。整個(gè)傳輸系統(tǒng)如圖1所示，光纖信道建模如圖2所示，WDM傳輸系統(tǒng)中的色散非線性聯(lián)合補(bǔ)償模塊算法框圖如圖3所示。

實(shí)施例1

本實(shí)施例公開(kāi)了濾波器的構(gòu)建方法，包括如下步驟：

S1)發(fā)射端發(fā)送檢驗(yàn)序列，數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)MZ調(diào)制器調(diào)制后經(jīng)過(guò)復(fù)用進(jìn)入光纖信道，在經(jīng)過(guò)M跨段傳輸后經(jīng)過(guò)解復(fù)用和相干接收，獲得相干探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)；

S2)利用DBP算法根據(jù)“先進(jìn)后出”的原則建立反向虛擬光纖鏈路，對(duì)相干探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行色散補(bǔ)償和非線性補(bǔ)償，在每一跨段補(bǔ)償之前加光衰減器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行衰減；每一跨段DBP算法框圖如圖8所示。

S3)重復(fù)上述步驟S1)和S2)，獲得不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的影響系數(shù)，包括自相位調(diào)制對(duì)信號(hào)的影響系數(shù)、交叉相位調(diào)制導(dǎo)致的噪聲影響系數(shù)；

S4)利用不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的影響系數(shù)，獲得不同干涉信道對(duì) 目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲及其方差；

S5)利用不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲及其方差，獲得不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的XPM相位噪聲的自相關(guān)系數(shù)；

S6)利用不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的XPM相位噪聲的自相關(guān)系數(shù)，根據(jù)疊加原理獲得不同頻率的信道對(duì)中心信道XPM效應(yīng)的影響大??；

S7)利用不同頻率的信道對(duì)中心信道XPM效應(yīng)的影響大小，獲得與信道間隔和干涉信道發(fā)射序列相關(guān)的基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器。

進(jìn)一步，所述步驟S11)中，光纖信道采用固定步長(zhǎng)的對(duì)稱分步傅立葉(SSF)算法進(jìn)行建模(如圖2所示)，在步長(zhǎng)h內(nèi)，線性算子 和非線性算子相互獨(dú)立。其中α是光纖損耗系數(shù)，β₂是光纖色散常數(shù)，β₃是二階群速度色散斜率，γ是非線性系數(shù)，A(z,t)是光場(chǎng)包絡(luò)。假設(shè)每一跨段長(zhǎng)度為L(zhǎng)_span，對(duì)跨段進(jìn)行N次補(bǔ)償，則補(bǔ)償次數(shù)N＝L_span/h，每一跨段后接光放大器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大，共傳輸M跨段，即總傳輸長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝M×L_span。每一跨段傳輸框圖如圖7所示。

進(jìn)一步，所述步驟S2)中，所述非線性補(bǔ)償中，每一信道的光信號(hào)采用XPM模塊計(jì)算其它信道的交叉相位調(diào)制對(duì)該信道的影響，其中第q個(gè)信道的XPM模塊的計(jì)算公式為：

其中，E_out為輸出光場(chǎng)。

進(jìn)一步，所述步驟S2)中，采用對(duì)稱分步傅立葉算法，所述非線性補(bǔ)償在每一跨段中間位置進(jìn)行，用于補(bǔ)償?shù)臑V波器為：

需要說(shuō)明的是，步驟S2)中的非線性損傷補(bǔ)償函數(shù)濾波器用來(lái)消除光放大器帶來(lái)的自發(fā)輻射(ASE)噪聲，應(yīng)用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)該濾波器，抑制信號(hào)的帶寬，限制高頻噪聲分量，當(dāng)窗函數(shù)選擇為高斯型時(shí)，表達(dá)式如下：

其中，f_c是濾波器的中心頻率，B為濾波器的3dB帶寬，m為濾波器階數(shù)。恰當(dāng)?shù)倪x擇該濾波器的3dB帶寬參數(shù)，使得其在帶寬符合要求的前提下，旁瓣衰減較大，以實(shí)現(xiàn)有效濾除噪聲的目的。

進(jìn)一步，所述步驟S2)中，所述色散補(bǔ)償采用頻域?yàn)V波器，用于補(bǔ)償?shù)臑V波器表示為：

進(jìn)一步，步驟S4)中，所述基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器表示為：

其中，為不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲，ω_k-ω_s為信道間隔，{b₀}為干涉信道發(fā)射序列，L為傳輸距離，γ為非線性系數(shù)，β₂為二階色散參數(shù)。

需要說(shuō)明的是，步驟S4)-S7)的具體方法如下：

在發(fā)射端目標(biāo)信道發(fā)送一段檢驗(yàn)序列{a_k}，干涉信道發(fā)射序列{b_k}，根據(jù)時(shí)域分析模型，傳輸信號(hào)的零階解可表示為：

其中，g⁽⁰⁾(z,t)＝Ψ(z)g(0,t)，g(0,t)具有正交特性。

信號(hào)的一階解可以通過(guò)解非線性薛定諤方程(NLSE)獲得：

其中，f(z)代表鏈路的損耗特性，方程(2)的解如下式所示：

u(L,t)＝u⁽⁰⁾(L,t)+u⁽¹⁾(L,t) (4)

在接收端經(jīng)過(guò)匹配濾波，u⁽⁰⁾(L,t)對(duì)非線性相位噪聲沒(méi)有貢獻(xiàn)，u⁽¹⁾(L,t)對(duì)非線性噪聲的貢獻(xiàn)可表示為：

把公式(3)代入到公式(5)中，可以得到：

其中，S_h,k,m表示自相位調(diào)制對(duì)信號(hào)的影響，X_h,k,m表示交叉相位調(diào)制導(dǎo)致的噪聲。

當(dāng)h＝0，u＝m時(shí)可得到非線性引起的相位噪聲，如下式所示：

其中，為相位噪聲，方差為：

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明僅考慮大色散累積值和沒(méi)有內(nèi)嵌色散補(bǔ)償?shù)臈l件，在該條件下，X_0,m,m可用表示為：

因此可得到相位噪聲的方差為：

相位噪聲的自相關(guān)函數(shù)為：

其中，[u]⁺＝max{u,0}

該式表示不同頻率的信道對(duì)中心信道XPM效應(yīng)的影響大小，當(dāng)干涉信道距離中心信道足夠遠(yuǎn)時(shí)，其對(duì)中心信道的非線性影響可以忽略不計(jì)。

實(shí)施例2

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了采用實(shí)施例1的方法的濾波器的構(gòu)建裝置，包括：

相干探測(cè)信號(hào)獲取模塊，用于發(fā)射端發(fā)送檢驗(yàn)序列，數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)MZ調(diào)制器調(diào)制后經(jīng)過(guò)復(fù)用進(jìn)入光纖信道，在經(jīng)過(guò)M跨段傳輸后經(jīng)過(guò)解復(fù)用和相干接收，獲得相干探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)；

相干探測(cè)信號(hào)補(bǔ)償模塊，用于利用DBP算法根據(jù)“先進(jìn)后出”的原則建立反向虛擬光纖鏈路，對(duì)相干探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行色散補(bǔ)償和非線性補(bǔ)償，在每一跨段補(bǔ)償之前加光衰減器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行衰減；

DSP處理模塊，用于通過(guò)所述相干探測(cè)信號(hào)獲取模塊和相干探測(cè)信號(hào)補(bǔ)償模塊的多次處理，得到不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的影響系數(shù)，包括自相位調(diào)制對(duì)信號(hào)的影響系數(shù)、交叉相位調(diào)制導(dǎo)致的噪聲影響系數(shù)。

XPM相位噪聲獲取模塊，用于利用不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的影響系數(shù)，獲得不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲及其方差；

XPM自相關(guān)系數(shù)獲取模塊，用于利用不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲及其方差，獲得不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的XPM相位噪聲的自相關(guān)系數(shù)；

不同干涉信道的XPM效應(yīng)獲取模塊，用于利用不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道的XPM相位噪聲的自相關(guān)系數(shù)，獲得不同頻率的信道對(duì)中心信道XPM效應(yīng)的影響大?。?/p>

信道補(bǔ)償濾波器獲取模塊，用于利用不同頻率的信道對(duì)中心信道XPM效應(yīng)的影響大小獲得與信道間隔和干涉信道發(fā)射序列相關(guān)的基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器。

實(shí)施例3

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了采用實(shí)施例1的濾波器的構(gòu)建方法的非線性噪聲抑制方法，包括：

利用DBP算法根據(jù)“先進(jìn)后出”的原則建立反向虛擬光纖鏈路，對(duì)相干探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)采用基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器計(jì)算不同信道下的XPM相位噪聲補(bǔ)償值，對(duì)目標(biāo)信道中的XPM相位噪聲進(jìn)行補(bǔ)償。

進(jìn)一步，所述基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器為：

其中，為不同干涉信道對(duì)目標(biāo)信道造成的XPM相位噪聲，ω_k-ω_s為信道間隔，{b₀}為干涉信道發(fā)射序列，L為傳輸距離，γ為非線性系數(shù)，β₂為二階 色散參數(shù)。

具體地，在進(jìn)行光信號(hào)傳輸之前，先發(fā)送一段檢驗(yàn)序列，得到不同干涉信道對(duì)中心信道的影響系數(shù)，利用該系數(shù)構(gòu)造基于載波相關(guān)適配的信道間非線性噪聲抑制濾波器R-filter，利用該濾波器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行非線性補(bǔ)償，計(jì)算流程如圖4中所示，在大色散累積、沒(méi)有色散管理的光纖鏈路中，發(fā)射信號(hào)的調(diào)制格式為16QAM時(shí)，得到R_θ(l)的影響曲線如圖5所示，圖中橫坐標(biāo)表示歸一化的信道間隔(比如離目標(biāo)信道最近的干涉信道歸一化后的信道間隔為1)；縱坐標(biāo)表示權(quán)重系數(shù)，即代表不同信道間隔的干涉信道對(duì)目標(biāo)信道非線性噪聲影響的大??；圖例中離散的點(diǎn)表示相位旋轉(zhuǎn)的方差，直線表示利用二次擬合后得到的權(quán)重系數(shù)。根據(jù)此曲線得到的濾波器頻率R-filter的頻率特性如圖6所示，圖中橫坐標(biāo)表示載波波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)表示歸一化幅值。圖5中的曲線代表了不同干涉信道對(duì)中心信道非線性效應(yīng)影響的大小，根據(jù)此曲線構(gòu)造具有功率選擇性濾波器，對(duì)非線性噪聲進(jìn)行補(bǔ)償，由圖中可知，當(dāng)干涉信道距離中心信道足夠遠(yuǎn)時(shí)，干涉信道噪聲的影響可以忽略不計(jì)，因此在誤差允許的范圍內(nèi)可以大大減小DBP算法的復(fù)雜度。

實(shí)施例4

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了采用實(shí)施例3的方法的非線性噪聲抑制系統(tǒng)，包括：

反向虛擬光纖鏈路建立模塊，用于利用DBP算法根據(jù)“先進(jìn)后出”的原則建立反向虛擬光纖鏈路；

XPM相位噪聲補(bǔ)償計(jì)算模塊，用于在反向虛擬光纖鏈路中對(duì)相干探測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)采用基于載波相關(guān)適配的信道補(bǔ)償濾波器計(jì)算不同信道下的XPM相位噪聲補(bǔ)償值；

XPM相位噪聲補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)不同信道下的XPM相位噪聲補(bǔ)償值，對(duì)目標(biāo)信道中的XPM相位噪聲進(jìn)行補(bǔ)償。

實(shí)施例5

多信道色散非線性聯(lián)合補(bǔ)償算法在長(zhǎng)距離大容量WDM光纖傳輸系統(tǒng) 中的具體應(yīng)用過(guò)程如下：

S1、發(fā)射端采用16QAM調(diào)制，符號(hào)映射方式為格雷碼映射，脈沖成型濾波器選擇為高斯脈沖，滿足如下關(guān)系式：

S2、數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)MZ調(diào)制器調(diào)制后經(jīng)過(guò)復(fù)用進(jìn)入光纖信道，信道模型采用對(duì)稱分步傅立葉算法，在經(jīng)過(guò)M跨段傳輸后經(jīng)過(guò)解復(fù)用和相干接收，進(jìn)入DSP處理模塊。

S3、在DSP處理模塊利用數(shù)字反向傳輸算法對(duì)信號(hào)的色散和非線性進(jìn)行聯(lián)合補(bǔ)償，根據(jù)“先進(jìn)后出”的原則建立反向虛擬光纖鏈路，在每一跨段補(bǔ)償之前加光衰減器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行衰減。其中，

光衰減器的公式為

具體地，在線性補(bǔ)償單元，對(duì)信號(hào)的色散補(bǔ)償通過(guò)頻域?yàn)V波器方法實(shí)現(xiàn)。在非線性補(bǔ)償單元，每一信道的光信號(hào)經(jīng)過(guò)XPM模塊計(jì)算其它信道的交叉相位調(diào)制對(duì)該信道的影響。

S4、為進(jìn)一步優(yōu)化算法的補(bǔ)償效果，在進(jìn)行光信號(hào)傳輸之前，先發(fā)送一段檢驗(yàn)序列，得到不同干涉信道對(duì)中心信道的影響系數(shù)，利用該系數(shù)構(gòu)造基于載波相關(guān)適配的信道間非線性噪聲抑制濾波器R-filter，利用該濾波器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行非線性補(bǔ)償，計(jì)算流程如圖4中所示，在大色散累積、沒(méi)有色散管理的光纖鏈路中，發(fā)射信號(hào)的調(diào)制格式為16QAM時(shí)，得到R_k,s(l)的影響曲線如圖5所示，根據(jù)此曲線得到的濾波器頻率R-filter的頻率特性如圖6所示。

根據(jù)上述實(shí)施例可知，在接收端對(duì)目標(biāo)信道的符號(hào)進(jìn)行接收，得到未補(bǔ)償?shù)男蛄衶r_k}，由{r_k}得到R_k,s(l)的值，根據(jù)不同頻率下的信道對(duì)中心信道影響的大小構(gòu)造具有頻率選擇功能的濾波器，對(duì)光纖信道模型中不同信道的功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，并根據(jù)數(shù)字反向傳輸算法的原理對(duì)非線性噪聲進(jìn)行補(bǔ)償，由于不需要計(jì)算所有干涉信道對(duì)中心信道的非線性影響，因此可以有效降低補(bǔ)償算法的復(fù)雜度。

需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用相關(guān)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法實(shí)施例的部分說(shuō)明即可。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。