一种非线性补偿方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及相干光通信技术领域，特别是指一种非线性补偿方法及装置。
【背景技术】
[0002] 相干光通信系统因其高灵敏性被普遍认为是一种更有效的通信系统。近年来，数 字信号处理DSP技术被应用到相干光通信系统中。利用DSP，可以在电域实现方便廉价的偏 振和相位管理。更重要的是，可以在电域对信号损伤进行补偿。目前的非线性损伤补偿算 法中，数字后向传播DBP方法被证明是最有前景的，但是DBP方法需要的计算量很大，难以 承受。目前实现非线性补偿的关键是设计可以有效降低计算量但不过分影响补偿效果的新 型算法。
[0003] DBP方法基于解沿后向传播的非线性薛定谔方程NLSE。NLSE是非线性偏微分方 程，通常需要数值方法求解。目前，分步傅立叶方法（SSFM)是求解NLSE最有效的方法。SSFM 通过假定在传输过程中，光场每通过一小段距离（一步），色散和非线性效应可以依次分别 作用，从而得到一个近似结果。这样，DBP计算所需的计算量与步长成反比。为了减小计算 量，应尽量选择更大的步长。但为了保证计算精度，实际计算中选择的步长一般应小于四个 特征物理长度--色散长度、非线性长度、走离长度和四波混频FffM长度--的最小值。
[0004] 目前非线性损伤补偿算法包括三种补偿算法，第一种算法计算步长受走离长度的 限制，计算量巨大，难以承受；第二种算法采用显式计算走离的方式计入了走离效应的影 响，但计算步长仍然受到色散长度的限制；第三种算法利用前后信道间的关联计入了色散 效应的对信道内非线性作用的影响，但此算法不能补偿信道间的非线性作用，不能用于WDM 系统。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种非线性补偿方法及装置，用以解决现有计算偏振复 用-波分复用系统非线性损伤补偿的算法计算量大的问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种非线性补偿方法，应用于偏振复用-波分 复用系统，所述偏振复用-波分复用系统包括多个用于传输信号的信道，包括：
[0007] 根据步长值将每个所述信道的距离分成等长度的S段，其中，所述步长值大于所 述传输信号的色散长度值且小于所述传输信号的非线性长度值，S为大于1的整数；
[0008] 获取每个所述信道的色散补偿因子、不同信道间的走离因子以及每个所述信道中 相邻传输信号间的关联系数；
[0009] 根据所述色散补偿因子，对每个所述信道S段中的每一段分别进行色散补偿；
[0010] 根据所述关联系数以及所述走离因子，对每个所述信道S段中的每一段分别进行 非线性补偿。
[0011] 其中，上述的非线性补偿方法，通过公式：
[0012] Hm( ω，h) = exp [i β 2h (com Δ ω - ω 2/2)]
[0013] 获取每个所述信道的色散补偿因子；其中，m表示第m个信道，Λ ω是信道间距，h 是步长值，i表示虚数，ω是角频率，β 2是色散系数。
[0014] 其中，上述的非线性补偿方法，通过公式：
[0016] 获取不同信道间的走离因子；其中，α是损耗系数，h是步长值，Clniq表示走离参量，
z表示传输距离，ω是角频率，m和q表示信道序号。
[0017] 其中，通过微扰方法或者拟合方法，获取每个所述信道中相邻传输信号间的关联 系数。
[0018] 其中，所述根据所述色散补偿因子，对每个所述信道S段中的每一段进行色散补 偿的步骤具体为：
[0019] 通过公式：
[0021] 对每个所述信道S段中的每一段进行色散补偿；其中，X和y表示偏振态，z表示 传输距离，
「表示时间t和传输距离z+h处的振幅，
>表示时间t和传 输距离z处的振幅，Hni表示色散补偿因子，F表示傅里叶变换，F 1表示傅里叶逆变换。
[0022] 其中，所述根据所述关联系数以及所述走离因子，对每个所述信道S段中的每一 段分别进行非线性补偿的步骤包括：
[0023] 根据所述关联系数，计算所述信道中相邻传输信号强度的加权平均值，得到所述 信道的有效光强；
[0024] 根据所述关联系数、走离因子以及所述有效光强，获取所述信道的非线性因子；
[0025] 根据所述有效光强和所述非线性因子，对每个所述信道S段中的每一段进行非线 性补偿。
[0026] 其中，所述根据所述关联系数、走离因子以及所述有效光强，获取所述信道的非线 性因子的步骤具体为：
[0027] 通过公式：
[0029] 获取所述信道的非线性因子，所述非线性因子包括：自相位调制SPM和交叉相位 调制XPM相移因子；
[0030] 通过公式：
[0032] 获取所述信道的非线性因子，所述非线性因子包括：相干XPM因子；
[0033] 其中，Y是非线性系数，Wniq表示走离因子，m和q表示信道序号；
[0034] heff表示有效步长值，且heff = [exp( a h)_l] α，α是损耗系数，h是步长值；
[0035] Pxm表不第m个信道X方向的有效光强，Pym表不第m个信道y方向的有效光强； [0036] Eyq(c〇，z)表示第q个信道y方向信号振幅的傅立叶变换；E xq(c〇，z)表示第q个 信道X方向信号振幅的傅立叶变换；
[0037] R(?，Z)是 Rfcy)ni = 的傅立叶变换；
[0038] F1表示傅里叶逆变换。
[0039] 其中，所述根据所述有效光强和所述非线性因子，对每个所述信道S段中的每一 段进行非线性补偿的步骤包括：
[0040] 通过公式：
[0043] 对每个所述信道S段中的每一段进行非线性补偿；
[0044] 其中，Exni (t, z+h)表示时间t和距离z+h处X偏振态的振幅；
[0045] Eyni (t，z+h)表示时间t和距离z+h处y偏振态的振幅；
[0046] Exni (t，z)表示时间t和距离z处X偏振态的振幅；
[0047] Eyni (t，z)表示时间t和距离z处y偏振态的振幅；
[0048] 表示第m个信道的SPM和XPM相移因子；
[0049] Qni表示第m个信道的相干XPM因子。
[0050] 本发明的实施例还提供了一种非线性补偿装置，包括：
[0051] 划分模块，用于根据步长值将每个所述信道的距离分成等长度的S段，其中，所述 步长值大于所述传输信号的色散长度值且小于所述传输信号的非线性长度值，S为大于1 的整数；
[0052] 获取模块，用于获取每个所述信道的色散补偿因子、不同信道间的走离因子以及 每个所述信道中相邻传输信号间的关联系数；
[0053] 色散补偿模块，用于根据所述色散补偿因子，对每个所述信道S段中的每一段分 别进行色散补偿；
[0054] 非线性补偿模块，用于根据所述关联系数以及所述走离因子，对每个所述信道S 段中的每一段分别进行非线性补偿。
[0055] 其中，上述的非线性补偿装置，所述获取模块包括：
[0056] 第一获取模块，用于通过公式Hm(c〇, h) = exp[i β 21ι(ωηιΔ ω-ω2/2)]获取每个 所述信道的色散补偿因子；其中，m表示第m个信道，Λ ω是信道间距，h是步长值，i表示 虚数，ω是角频率，β2是色散系数；
[0057] 第二获取模块，用于通过公式：
[0059] 获取不同信道间的走离因子；其中，a是损耗系数，h是步长值，Clniq表示走离参量， dmq = P2OnTcoq), z表示传输距离，ω是角频率，m和q表示信道序号；
[0060] 第三获取模块，用于通过微扰方法或者拟合方法，获取每个所述信道中相邻传输 信号间的关联系数。
[0061] 其中，所述色散补偿模块具体通过公式：
[0063] 对每个所述信道S段中的每一段进行色散补偿，其中，X和y表示偏振态，z表示传 输距尚，+ 表不时间t和距尚z+h处的振幅，表不时间t