[发明专利]一种基于隐性共轭的双波传输系统

说明书

本发明提供一种基于隐性共轭的双波传输系统，对常用的光发射机的硬件结构、数字信号处理过程几乎不做改变，因为不再需要按照传统方案产生和发送共轭双波，仅要求存在至少两路配对可分离的独立信号，互相之间满足正交条件，包括偏振复用的正交通道，或者通过多载波调制(OFDM)的多个子载波，或者利用波分复用技术的不同通道以及时分复用的不同时间片，即可以看成至少两路的平行发送，满足广义的正交性,可以在任意维度上满足正交性要求，如偏振复用、时分复用、频分复用或模分复用等。在光接收机中，针对每一路独立信号，确定其对应的一个或多个正交的通道，并在这个通道上恢复出共轭双波，然后进行共轭双波的相干叠加，消除一阶光纤非线性效应。

技术领域

本发明技术涉及非线性光信号传输和处理技术。

背景技术

在过去的二十年里，光纤通信系统的传输容量已经历了三个数量级的巨大增长。当前的高速光纤通信系统中，随着100Gb/s系统商业布局的完成，下一代光纤传输单信道开始向400Gb/s乃至1Tb/s发展，单光纤总容量向100Tb/s发展以满足数据流量急剧增长的需求。从现有长途光纤传输技术的发展来看，传输容量和传输距离互相制约，在提升传输容量的同时保证足够的传输距离存在理论限制。香农理论决定系统的频谱效率越高(容量越大)，信号无误码传输所需的信噪比就越大，过大的信噪比会导致光传输距离大幅缩短。同时，光纤信道特有的非线性效应对入纤光功率的限制，将导致进一步提升信噪比变得困难，从而限制了频谱效率的进一步提升。随着传输容量的不断升级，光纤非线性效应对系统通信质量的影响愈加明显，并成为限制光纤通信系统向更高容量升级的主要限制因素，并将成为单纤容量向100Tb/s级别发展所需面临的一个挑战。

针对光纤非线性效应的补偿方法，以往研究的热点很多基于数字信号处理DSP的非线性补偿，其计算复杂度都很大，或者因为它们无法控制相邻信道的信号，因而对信道间的非线性损伤无能无力，如数字向后传输DBP等。另外一种在光纤传输前、后补偿相结合的方法在一定程度上提高了计算效率，但补偿的效果不够理想，没有良好的自适应性。2013年，X.Liu等人在Nature Photonics发表论文提出相位共轭双子波PCTW复用技术，该技术基于非线性薛定谔方程，根据微扰理论证实两个偏振态上相位共轭的双子波，在对称色散补偿下其一阶非线性具有反相关性，接收端通过数字相干叠加DCS可以消除一阶非线性的影响，以400Gb/s系统创造了新的传输距离纪录。PCTW技术在实现上所用数字信号处理复杂度较低，能够显著提升非线性情况下传输容量，具有良好的实际可操作性。传统的PCTW系统，在发射机端发送相位共轭的双偏振信号光X_x、X_y，*表示复共轭，接收机端对正交的两个偏振态的信号直接共轭叠加产生消除一阶非线性效应的信号X：

叠加后信号可以抑制非线性，提升信噪比，降低误码率，即可用于较长距离和较大容量的传输系统。但是因为该技术需要构造相位共轭的双子波，传输共轭信号导致频谱利用率下降一半，降低了一半的传输容量，这直接导致系统的有效传输效率不高，成为限制该技术实用化的一个瓶颈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在保持现有PCTW技术对非线性的容忍性的前提下，提高频谱有效利用率的双波传输系统。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种基于隐性共轭的双波传输系统，包括发射端、接收端，其特征在于：

发射端用于，产生至少一对配对的两路电信号，配对的两路电信号经过光调制后形成两路配对可分离且相互广义正交的独立光已调信号，再将所有产生的独立光已调信号合成一路复用信号后输出至光纤；所述配对的两路电信号具有相同的调制映射方式；

接收端用于，接收机对接收到的复用信号通过相干接收与配对选择恢复出所有配对的两路电信号，再对配对的每路电信号进行共轭映射与判决得到每路电信号对应的共轭信号，最后将各路电信号的共轭双波进行数字相干叠加后输出至译码器。