非線性失真的估計(jì)裝置、方法以及接收機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及長距離光纖通信系統(tǒng)，尤其涉及一種非線性失真的估計(jì)裝置、方法以 及接收機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于慢變包絡(luò)近似和恒定偏振態(tài)假設(shè)，光纖內(nèi)脈沖演化的傳輸方程可由非線性薛 定諤方程來描述(例如隨機(jī)偏振下用Manakov方程描述)。此傳輸方程用于描述光脈沖信號 在色散和克爾（Kerr)效應(yīng)聯(lián)合作用下的波形演化。但由于非線性薛定諤方程在考慮非線 性和色散效應(yīng)共同作用下沒有解析解，故針對光纖非線性損傷的定量研究以及相關(guān)的理論 模型都是針對非線性薛定諤方程的近似解法發(fā)展和建立的。
[0003] 由于近似解析方法有望顯著減小非線性分析的計(jì)算復(fù)雜度，因而受到了學(xué)術(shù)界的 廣泛關(guān)注并且在近些年得到了迅速的發(fā)展。Volterra級數(shù)展開方法作為求解非線性薛定諤 方程的一種普適方法，使傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的分析框架可以被借用到光纖通信系統(tǒng)，并且對不 同的脈沖形狀和鏈路類型具有較好的通用性。
[0004] PaoloSerena基于Volterra展開方法發(fā)展得到了常規(guī)微擾法（RP)并賦予各階微 擾較明確的物理意義，從而使微擾求解薛定諤的方法得到了迅速的發(fā)展，衍生出了多種理 論框架用于在時(shí)域或頻域定量非線性失真。普遍結(jié)果表明，對于典型的長距離光纖傳輸系 統(tǒng)，非線性作用主要由三階以下的Volterra級數(shù)(一階微擾）充分描述，故目前流行的非線 性分析均接受低階Volterra級數(shù)展開的分析框架，即準(zhǔn)線性近似。在準(zhǔn)線性近似下，用于 求解非線性傳輸方程的一階微擾框架可概括為求解經(jīng)過色散(線性）作用的脈沖在傳播路 徑上各點(diǎn)所受非線性失真的矢量和，解析表達(dá)為以發(fā)送脈沖的時(shí)域三項(xiàng)乘積為被積函數(shù)的 三重積分。
[0005] 理論分析表明，一階微擾的解析表達(dá)在某些條件下可以進(jìn)行簡化，從而減小微擾 方法的計(jì)算復(fù)雜度。目前，最典型且成功的理論近似為無損大色散鏈路的解析解，此方法 假設(shè)光纖傳輸鏈路無損耗且積累色散足夠大，同時(shí)保證發(fā)送數(shù)字序列的承載脈沖為高斯形 狀。在以上近似下，一階微擾的三重積分嚴(yán)格可積，可表達(dá)為特殊函數(shù)的閉解形式。此方法 雖可大幅降低計(jì)算復(fù)雜度，但由于存在關(guān)鍵的高斯脈沖近似，在應(yīng)用比較普遍的非高斯脈 沖傳輸系統(tǒng)中的計(jì)算精度受限，從而限制了此方法的應(yīng)用范圍。
[0006] 隨著高速數(shù)字信號處理（DSP，DigitalSignalProcess)以及窄帶光濾波技術(shù)的 成熟，具有高頻譜利用率的光正交頻分復(fù)用技術(shù)（00FDM，OpticalOrthogonalFrequency DivisionMultiplexing)以及奈奎斯特波分復(fù)用（Nyquist-WDM)技術(shù)逐漸受到重視。在高 頻譜利用率傳輸系統(tǒng)中，由于信號譜密度進(jìn)一步加大，非線性損傷加劇，對系統(tǒng)的功率預(yù)算 和傳輸距離造成可觀的負(fù)面影響。在這種背景下，為了實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的相干傳輸系統(tǒng)性能估 計(jì)和尋找更優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，精確的非線性理論模型研究具有顯著意義。
[0007] 應(yīng)該注意，上面對技術(shù)背景的介紹只是為了方便對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、 完整的說明，并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的。不能僅僅因?yàn)檫@些方案在本發(fā)明的
【背景技術(shù)】部分進(jìn)行了闡述而認(rèn)為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
[0008] 下面列出了對于理解本發(fā)明和常規(guī)技術(shù)有益的文獻(xiàn)，通過引用將它們并入本文 中，如同在本文中完全闡明了一樣。
[0009][非專利文獻(xiàn) 1] :K.V.Peddanarappagariet.al.，IEEEJLT Vol. 15,pp. 2232-2241, 1997
[0010] [非專利文獻(xiàn) 2]:IEEEJLTVol. 16,pp. 2046-1055, 1998
[0011] [非 專 利 文獻(xiàn) 3]:A.Vannucciet.al. ,IEEEJLT Vol. 20,No. 7,pp. 1102-1111, 2002
[0012] [非專利文獻(xiàn) 4] :Z.Taoetal. ,IEEEJLTVol. 29,pp. 2570-2576, 2011
[0013] [非專利文獻(xiàn) 5] :A.Carenaet.al. ,IEEEJLTVol. 30,No. 10,pp. 1524-1539, 2012
[0014][非專利文獻(xiàn) 6] :A.Mecozziet.al.，IEEEPTLVol. 12,No. 4,pp. 392-394, 2000
[0015][非專利文獻(xiàn) 7] :S.Kumaret.al.，OpticsExpress,Vol. 20,No. 25,pp. 27740-27 754, 2012
[0016][非專利文獻(xiàn) 8] :Y.Zhaoetal.，EC0C2013,P. 4. 15.
[0017] [非專利文獻(xiàn) 9] :Y.Fanetal.，EC0C2012，We.2.C.3

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]目前，對非線性理論模型的需求不再局限于高斯脈沖形狀，而是向Nyquist脈沖 形狀甚至任意波形方向展開?；谀慰固兀∟yquist)采樣定理，任意帶限信號均可以由 Nyquist采樣脈沖表示，所以適用于Nyquist脈沖形狀的非線性估計(jì)方法是展開具有普適 性的非線性模型研究的重要基礎(chǔ)。另一方面，從非線性補(bǔ)償和提升系統(tǒng)性能角度，更高精度 的非線性估計(jì)模型同時(shí)是非線性補(bǔ)償方法的基礎(chǔ)，從而有利于減小非線性損傷，提高系統(tǒng) 性能或減小非線性補(bǔ)償系統(tǒng)復(fù)雜度。
[0019] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種非線性失真的估計(jì)裝置、方法以及接收機(jī)。不僅可以兼容 任意調(diào)制格式，而且具有精度高，普適性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個方面，提供一種非線性失真的估計(jì)裝置，所述估計(jì)裝置 包括：
[0021] 信號采樣單元，對帶限模擬信號進(jìn)行采樣以獲得采樣序列；
[0022] 系數(shù)計(jì)算單元，基于奈奎斯特脈沖計(jì)算非線性失真估計(jì)中的非線性微擾系數(shù)；
[0023] 微擾項(xiàng)計(jì)算單元，利用所述非線性微擾系數(shù)以及所述采樣序列計(jì)算疊加在信號上 的非線性微擾項(xiàng)；
[0024] 波形估計(jì)單元，利用所述非線性微擾項(xiàng)計(jì)算非線性失真波形。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個方面，提供一種非線性失真的估計(jì)方法，所述估計(jì)方 法包括：
[0026] 對帶限模擬信號進(jìn)行采樣以獲得采樣序列；
[0027] 基于奈奎斯特脈沖計(jì)算非線性失真估計(jì)中的非線性微擾系數(shù)；
[0028] 利用所述非線性微擾系數(shù)以及所述采樣序列計(jì)算疊加在信號上的非線性微擾項(xiàng)； 以及
[0029] 利用所述非線性微擾項(xiàng)計(jì)算非線性失真波形。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個方面，提供一種接收機(jī)，其中，所述接收機(jī)包括上所述 的非線性失真的估計(jì)裝置。
[0031] 本發(fā)明的有益效果在于：對帶限模擬信號進(jìn)行采樣，并基于奈奎斯特脈沖計(jì)算非 線性微擾系數(shù)來估計(jì)非線性失真波形；不僅可以兼容任意調(diào)制格式，而且具有精度高，普適 性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0032] 參照后文的說明和附圖，詳細(xì)公開了本發(fā)明的特定實(shí)施方式，指明了本發(fā)明的原 理可以被采用的方式。應(yīng)該理解，本發(fā)明的實(shí)施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附 權(quán)利要求的精神和條款的范圍內(nèi)，本發(fā)明的實(shí)施方式包括許多改變、修改和等同。
[0033] 針對一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更 多個其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特 征。
[0034] 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語"包括/包含"在本文使用時(shí)指特征、整件、步驟或組件的存在，但 并不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。
【附圖說明】
[0035] 所包括的附圖用來提供對本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步的理解，其構(gòu)成了說明書的一部 分，用于例示本發(fā)明的實(shí)施方式，并與文字描述一起來闡釋本發(fā)明的原理。顯而易見地，下 面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng) 造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：
[0036] 圖1是長距離光纖傳輸系統(tǒng)的一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的估計(jì)方法的一流程示意圖；
[0038] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的任意波形非線性估計(jì)模型的一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的計(jì)算Nyquist脈沖形狀的非線性微擾系數(shù)的一示意圖；
[0040] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例1的Nyquist影子脈沖和高斯影子脈沖對比的一示意圖；
[0041] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例2的估計(jì)裝置的一構(gòu)成示意圖；
[0042] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例2的系數(shù)計(jì)算單元的一構(gòu)成示意圖；
[0043] 圖8