降低光傳輸損傷的方法、裝置以及通信系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】降低光傳輸損傷的方法、裝置從及通信系統(tǒng)
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于降低光傳輸損傷的方法、裝置W及通信系統(tǒng)。
[0002] 光纖中的傳輸損傷可分為兩類：線性損傷及非線性損傷。線性損傷包括色散 (CD)、偏振模色散（PMD)、符號定時(shí)偏移W及濾光。非線性傳播損傷（其中一些由"克爾效 應(yīng)（Kerreffect)"產(chǎn)生）包括自相位調(diào)制（SPM)、交叉相位調(diào)制狂PM)、四波混頻（FWM)W 及非線性相位噪聲（NLPN)。尤其是在使用先進(jìn)的調(diào)制格式的情況下，光纖傳輸損傷受到高 度重視，并且非線性效應(yīng)在高速遠(yuǎn)距離光學(xué)通信中提升產(chǎn)品帶寬和距離上呈現(xiàn)出了最嚴(yán)峻 的限制。
[0003] 在最近的領(lǐng)域（光學(xué)領(lǐng)域W及電學(xué)領(lǐng)域）已經(jīng)對補(bǔ)償光纖傳輸損傷的各種方法 開展了研究。實(shí)際上，全光學(xué)方法的實(shí)施昂貴、靈活性較差且實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜。另一方面，隨著 基于數(shù)字信號處理值SP)的相干接收器的發(fā)展，電子補(bǔ)償技術(shù)顯現(xiàn)為為用于遠(yuǎn)距離光學(xué)數(shù) 據(jù)傳輸?shù)挠星熬凹夹g(shù)。在相干解調(diào)之后，可通過DSP采樣及處理信號W補(bǔ)償光纖傳輸損傷。 由于運(yùn)種數(shù)字補(bǔ)償可提供很好的靈活性及適應(yīng)性，因而認(rèn)為其對于緩解光纖傳輸損傷很重 要。
[0004] 通過求解非線性薛定禪方程，可估算光纖的每個(gè)點(diǎn)的光學(xué)信號振幅和相位?；?非線性薛定禪方程的逆向數(shù)學(xué)求解提出了用作共同補(bǔ)償線性損傷和非線性損傷的通用技 術(shù)的補(bǔ)償算法，該補(bǔ)償算法稱作數(shù)字反向傳播值BP)。非線性系數(shù)丫（"伽馬"）W及光纖 的有效長度是待調(diào)節(jié)及優(yōu)化的DBP的示例性參數(shù)。 W化]在Asif等人于2010年10月25日發(fā)表于OPTICSEXPRESS第18期的第22號位 于第 22796 頁的文章"Optimizeddigitalb曰ckw曰rdpropagationforph曰semodulated si即alsinmixed-opticalfibertransmissionlinks(用于在混合光纖傳輸鏈接中的相 位調(diào)制信號的優(yōu)化數(shù)字反向傳播）"中，提出并在數(shù)值上證明了用于為在混合光纖傳輸鏈接 中的相位調(diào)制信號緩解光纖傳播損傷的數(shù)字反向傳播算法的參數(shù)優(yōu)化。
[0006] 在下一代光傳輸系統(tǒng)中（尤其特征在于通過光纖技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的功能性組 合），將W高符號率使用相位調(diào)制光信號。運(yùn)意味著諸如自相位調(diào)制（SPM)的非線性傳輸損 傷是限制效應(yīng)，因此DBP可導(dǎo)致對傳輸性能的顯著改善。
[0007] DBP方法假定，在光纖類型、測量光功率、光纖長度等方面上完全認(rèn)知鏈接（即，認(rèn) 知光線跨段配置及參數(shù)）。遺憾的是，通常僅可部分地獲得運(yùn)種信息。因此，如果缺乏對鏈 接的準(zhǔn)確的描述，則基于光傳播等式的精確逆運(yùn)算的DBP無法提供可靠的崎變補(bǔ)償。
[0008] 光系統(tǒng)可由幾十甚至上百個(gè)鏈接組成。因此，幾乎不可能獲得精確的系統(tǒng)描述。此 夕F，即使假定對鏈接完全認(rèn)知，也無法正確地測量沿系統(tǒng)的光功率數(shù)值。每當(dāng)通過應(yīng)用DBP 來設(shè)計(jì)DSP補(bǔ)償非線性時(shí)，上述問題都將導(dǎo)致進(jìn)一步的不確定性。
[0009] T.Tanimura等人在 2010 年的 0SA/0FC/NF0EC發(fā)表的"Semi-blindNonlinear EqimlizstioninCoherentMulti-Sp曰nTransmissionSystemwithInhomogeneousSpsn Parameters(具有非均勻跨段參數(shù)的相干多區(qū)段傳輸系統(tǒng)中的半盲非線性均衡）"公開了 采用半盲雙偏振非線性補(bǔ)償器值P-MX)的數(shù)字相干接收器，其中提出了基于對鏈接的有 限現(xiàn)有信息優(yōu)化非線性補(bǔ)償器的參數(shù)數(shù)值的半盲算法。鑒于此，通過在偏振解復(fù)用、頻率偏 置補(bǔ)償、維特比及維特比載波復(fù)原、符號判定及差分解碼之后分析比特誤碼率度ER)來推 導(dǎo)有效品質(zhì)因子（Q-factors，與信號的品質(zhì)相關(guān)）?；谠撔盘栒{(diào)節(jié)品質(zhì)參數(shù)，將該品質(zhì)參 數(shù)饋送至非線性補(bǔ)償器。然而，參數(shù)數(shù)值的優(yōu)化只在邸R確定之后可行，運(yùn)導(dǎo)致了時(shí)間延 遲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 待解決的問題是提供改善的光性能監(jiān)測技術(shù)，尤其是用于DBP實(shí)施的改善且穩(wěn)健 的解決方案。
[0011] 該問題根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的特征得W解決。進(jìn)一步的實(shí)施方式緣于從屬權(quán)利要 求。
[0012] 為了克服該問題，提供了用于降低至少一個(gè)鏈接的光傳輸損傷（尤其是非線性效 應(yīng)）的方法，包括W下步驟：
[0013] a)從經(jīng)由該至少一個(gè)鏈接接收的光信號提取相位信息；
[0014] b)基于該相位信息確定與該至少一個(gè)鏈接有關(guān)的非線性系數(shù)；
[0015] C)基于該非線性系數(shù)應(yīng)用控制機(jī)制。
[0016] 該解決方案呈現(xiàn)了用于估算均勻鏈接的非線性系數(shù)丫（伽馬）的光性能監(jiān)測技 術(shù)。
[0017] "光纖鏈接"可W是發(fā)射器、接收器、纜線組件或可在兩個(gè)點(diǎn)之間發(fā)送信息的接口。
[0018] 鏈接也可W是在光纖/光纜的兩端終止的光纖區(qū)段，在該兩端可選地包括增、減 或衰減光信號的裝置。
[0019] 為了調(diào)節(jié)非線性系數(shù)丫，該解決方案無需使用FEC(前向糾錯(cuò)）模塊（即，B邸分 析），而是有益地使用了在接收信號的載波復(fù)原之后即可獲取的信息，其結(jié)果是可加速正確 的或改善的非線性系數(shù)T的確定。
[0020] 在實(shí)施方式中，將重復(fù)步驟a)至C)直至非線性系數(shù)值達(dá)到或超過數(shù)值或闊值。該 數(shù)值可W是預(yù)定數(shù)值。
[0021] 在另一實(shí)施方式中，將重復(fù)步驟a)至C)直至非線性系數(shù)值達(dá)到最優(yōu)數(shù)值。有益 的是，在步驟a)至C)停止之后，在鏈接或區(qū)段上傳輸?shù)男畔⒌谋忍卣`碼率度ER)可達(dá)到其 最小值。
[0022] 在另一實(shí)施方式中，控制機(jī)制包括數(shù)字反向傳播算法值BP)。DBP是共同補(bǔ)償線性 損傷和非線性損傷的通用技術(shù)。
[0023] 在另一實(shí)施方式中，在接收的光信號的載波復(fù)原之后提取相位信息。通過處理載 波復(fù)原之后的信號可加速確定改善的非線性系數(shù)丫。
[0024] 在又一實(shí)施方式中，基于提取的相位信息推導(dǎo)成本函數(shù)，并且優(yōu)化算法與該成本 函數(shù)一起應(yīng)用W確定非線性系數(shù)丫。通過應(yīng)用成本函數(shù)的優(yōu)化算法允許加速收斂，從而將 非線性系數(shù)丫朝其最優(yōu)值修正或調(diào)節(jié)。該優(yōu)化可表示只剩余絕對最小值或局域最小值。
[0025] 在另一實(shí)施方式中，提取的相位信息包括作為所接收的相干光信號的一部分的接 收符號的擴(kuò)散；W及非線性系數(shù)T的確定使得所接收符號的擴(kuò)散的減少得W實(shí)現(xiàn)。擴(kuò)散可 理解為統(tǒng)計(jì)函數(shù)，也稱作"散射"或"符間干擾"。
[0026] 根據(jù)另一實(shí)施方式，接收符號的各自擴(kuò)散包括在接收符號與相應(yīng)的發(fā)射符號之間 的相位差，該相位差是使用或不使用訓(xùn)練序列推導(dǎo)出的。"盲方法"（使用已判定或分類的 符號）或數(shù)據(jù)輔助方法（使用訓(xùn)練符號）均有效。
[0027] 根據(jù)實(shí)施方式，接收的光信號是基于16QAM調(diào)制的相干信號，其中：
[0028] 對所接收的光信號應(yīng)用四次方運(yùn)算；
[0029] 從四次方信號推導(dǎo)相應(yīng)的相位差；
[0030] 基于所推導(dǎo)的相位差，成本函數(shù)定義為：
[0031] CF=[S"+Se3]*(l/R2)+S02*(1化+1/尺3) 陽0巧其中501、502和5 83代表相應(yīng)相位差0產(chǎn)03中的各自標(biāo)準(zhǔn)偏差；化及Ri、R2和R3代表16QAM星座的半徑。
[0033] 根據(jù)另一實(shí)施方式，優(yōu)化算法基于最睹下降算法。
[0034] 在另一實(shí)施方式中，最睹下降算法定義為：
[0035] 丫（i+1) = 丫（;〇+JiA丫（i)
[0036]其中：
[0037] i是離散時(shí)間的指數(shù)；
[0038] 丫（i+1)代表非線性系數(shù)在迭代（i+1)的值；
[0039] 丫（i)