降低光传输损伤的方法、装置以及通信系统的制作方法
【专利说明】降低光传输损伤的方法、装置从及通信系统
[0001] 本发明设及用于降低光传输损伤的方法、装置W及通信系统。
[0002] 光纤中的传输损伤可分为两类：线性损伤及非线性损伤。线性损伤包括色散 (CD)、偏振模色散（PMD)、符号定时偏移W及滤光。非线性传播损伤（其中一些由"克尔效 应（Kerreffect)"产生）包括自相位调制（SPM)、交叉相位调制狂PM)、四波混频（FWM)W 及非线性相位噪声（NLPN)。尤其是在使用先进的调制格式的情况下，光纤传输损伤受到高 度重视，并且非线性效应在高速远距离光学通信中提升产品带宽和距离上呈现出了最严峻 的限制。
[0003] 在最近的领域（光学领域W及电学领域）已经对补偿光纤传输损伤的各种方法 开展了研究。实际上，全光学方法的实施昂贵、灵活性较差且实现很复杂。另一方面，随着 基于数字信号处理值SP)的相干接收器的发展，电子补偿技术显现为为用于远距离光学数 据传输的有前景技术。在相干解调之后，可通过DSP采样及处理信号W补偿光纤传输损伤。 由于运种数字补偿可提供很好的灵活性及适应性，因而认为其对于缓解光纤传输损伤很重 要。
[0004] 通过求解非线性薛定禪方程，可估算光纤的每个点的光学信号振幅和相位。基于 非线性薛定禪方程的逆向数学求解提出了用作共同补偿线性损伤和非线性损伤的通用技 术的补偿算法，该补偿算法称作数字反向传播值BP)。非线性系数丫（"伽马"）W及光纤 的有效长度是待调节及优化的DBP的示例性参数。 W化]在Asif等人于2010年10月25日发表于OPTICSEXPRESS第18期的第22号位 于第 22796 页的文章"Optimizeddigitalb曰ckw曰rdpropagationforph曰semodulated si即alsinmixed-opticalfibertransmissionlinks(用于在混合光纤传输链接中的相 位调制信号的优化数字反向传播）"中，提出并在数值上证明了用于为在混合光纤传输链接 中的相位调制信号缓解光纤传播损伤的数字反向传播算法的参数优化。
[0006] 在下一代光传输系统中（尤其特征在于通过光纤技术和互联网协议的功能性组 合），将W高符号率使用相位调制光信号。运意味着诸如自相位调制（SPM)的非线性传输损 伤是限制效应，因此DBP可导致对传输性能的显著改善。
[0007] DBP方法假定，在光纤类型、测量光功率、光纤长度等方面上完全认知链接（即，认 知光线跨段配置及参数）。遗憾的是，通常仅可部分地获得运种信息。因此，如果缺乏对链 接的准确的描述，则基于光传播等式的精确逆运算的DBP无法提供可靠的崎变补偿。
[0008] 光系统可由几十甚至上百个链接组成。因此，几乎不可能获得精确的系统描述。此 夕F，即使假定对链接完全认知，也无法正确地测量沿系统的光功率数值。每当通过应用DBP 来设计DSP补偿非线性时，上述问题都将导致进一步的不确定性。
[0009] T.Tanimura等人在 2010 年的 0SA/0FC/NF0EC发表的"Semi-blindNonlinear EqimlizstioninCoherentMulti-Sp曰nTransmissionSystemwithInhomogeneousSpsn Parameters(具有非均匀跨段参数的相干多区段传输系统中的半盲非线性均衡）"公开了 采用半盲双偏振非线性补偿器值P-MX)的数字相干接收器，其中提出了基于对链接的有 限现有信息优化非线性补偿器的参数数值的半盲算法。鉴于此，通过在偏振解复用、频率偏 置补偿、维特比及维特比载波复原、符号判定及差分解码之后分析比特误码率度ER)来推 导有效品质因子（Q-factors，与信号的品质相关）。基于该信号调节品质参数，将该品质参 数馈送至非线性补偿器。然而，参数数值的优化只在邸R确定之后可行，运导致了时间延 迟。
【发明内容】
[0010] 待解决的问题是提供改善的光性能监测技术，尤其是用于DBP实施的改善且稳健 的解决方案。
[0011] 该问题根据独立权利要求的特征得W解决。进一步的实施方式缘于从属权利要 求。
[0012] 为了克服该问题，提供了用于降低至少一个链接的光传输损伤（尤其是非线性效 应）的方法，包括W下步骤：
[0013] a)从经由该至少一个链接接收的光信号提取相位信息；
[0014] b)基于该相位信息确定与该至少一个链接有关的非线性系数；
[0015] C)基于该非线性系数应用控制机制。
[0016] 该解决方案呈现了用于估算均匀链接的非线性系数丫（伽马）的光性能监测技 术。
[0017] "光纤链接"可W是发射器、接收器、缆线组件或可在两个点之间发送信息的接口。
[0018] 链接也可W是在光纤/光缆的两端终止的光纤区段，在该两端可选地包括增、减 或衰减光信号的装置。
[0019] 为了调节非线性系数丫，该解决方案无需使用FEC(前向纠错）模块（即，B邸分 析），而是有益地使用了在接收信号的载波复原之后即可获取的信息，其结果是可加速正确 的或改善的非线性系数T的确定。
[0020] 在实施方式中，将重复步骤a)至C)直至非线性系数值达到或超过数值或阔值。该 数值可W是预定数值。
[0021] 在另一实施方式中，将重复步骤a)至C)直至非线性系数值达到最优数值。有益 的是，在步骤a)至C)停止之后，在链接或区段上传输的信息的比特误码率度ER)可达到其 最小值。
[0022] 在另一实施方式中，控制机制包括数字反向传播算法值BP)。DBP是共同补偿线性 损伤和非线性损伤的通用技术。
[0023] 在另一实施方式中，在接收的光信号的载波复原之后提取相位信息。通过处理载 波复原之后的信号可加速确定改善的非线性系数丫。
[0024] 在又一实施方式中，基于提取的相位信息推导成本函数，并且优化算法与该成本 函数一起应用W确定非线性系数丫。通过应用成本函数的优化算法允许加速收敛，从而将 非线性系数丫朝其最优值修正或调节。该优化可表示只剩余绝对最小值或局域最小值。
[0025] 在另一实施方式中，提取的相位信息包括作为所接收的相干光信号的一部分的接 收符号的扩散；W及非线性系数T的确定使得所接收符号的扩散的减少得W实现。扩散可 理解为统计函数，也称作"散射"或"符间干扰"。
[0026] 根据另一实施方式，接收符号的各自扩散包括在接收符号与相应的发射符号之间 的相位差，该相位差是使用或不使用训练序列推导出的。"盲方法"（使用已判定或分类的 符号）或数据辅助方法（使用训练符号）均有效。
[0027] 根据实施方式，接收的光信号是基于16QAM调制的相干信号，其中：
[0028] 对所接收的光信号应用四次方运算；
[0029] 从四次方信号推导相应的相位差；
[0030] 基于所推导的相位差，成本函数定义为：
[0031] CF=[S"+Se3]*(l/R2)+S02*(1化+1/尺3) 阳0巧其中501、502和5 83代表相应相位差0產03中的各自标准偏差；化及Ri、R2和R3代表16QAM星座的半径。
[0033] 根据另一实施方式，优化算法基于最睹下降算法。
[0034] 在另一实施方式中，最睹下降算法定义为：
[0035] 丫（i+1) = 丫（;〇+JiA丫（i)
[0036]其中：
[0037] i是离散时间的指数；
[0038] 丫（i+1)代表非线性系数在迭代（i+1)的值；
[0039] 丫（i)