[发明专利]一种双向拉曼放大的光纤通信中信号补偿系统及方法

说明书

一种双向拉曼放大的光纤通信中信号补偿系统及方法，涉及光纤通信领域，系统包括发射机和接收机，发射机和接收机之间通过光纤传输并形成双向拉曼结构，方法包括：在发射机中将待发送数据进行前补偿，将前补偿后的数据调制到光上送入传输链路传输；在接收机中将接收到的光信号采样，对采样数据进行后补偿，再对后补偿恢复的数据进行判决。本发明对非线性效应进行补偿，在补偿SPM和XPM效应的同时，补偿NSNI效应，更好地提升信号质量，提升系统性能。

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，具体来讲涉及一种双向拉曼放大的光纤通信中信号补偿系统及方法。

背景技术

光纤通信一直朝着更高通信容量、更长通信距离的方向发展。传统的光纤通信系统是通过在通信链路中间插入中继器来延长传输距离，但对于一些特殊的应用场合，如海底、山区等恶劣环境中的通信线路，建设和维护中继站比较困难，此类通信系统不希望在链路中间有需要供电的中继设备，因此需要超长跨距无中继的光纤通信系统。

超长跨距系统由于跨距长度比较长，系统需要很大的信号光功率入纤以提高信号的OSNR，为了保证在接收端能够无误码地解出接收到的信号，系统要求接收端处光信号的OSNR(Optical Signal Noise Ratio，光信噪比)要高于某个值，这一值即是OSNR容限。提高信号的入纤功率、采用低损耗光纤降低信号的损耗、以及采用低噪声的放大器来降低链路的噪声等方法，均能提高接收端信号的OSNR。其中，使用最普遍的低噪声放大器就是分布式光纤拉曼放大器，如图1所示，为常见的双向拉曼系统的结构图。发射机用来将数据调制到光上，随后发射机产生的光信号经过一台BA(Booster Amplifier，功率放大器)放大注入光纤中传输；同时，前向拉曼放大器的泵浦光也经过耦合器耦合进光纤与信号一起传输。在光纤的末端，后向拉曼放大器的泵浦光也经过耦合器耦合进光纤，给信号提供拉曼增益。在接收端，信号先经过一台PA(Pre-Amplifier，预放大器)放大至适合的功率，然后经过相干接收机接收，并进行后续的数字信号处理。

现行的超长跨距光纤通信系统中，为了提高接收端信号的OSNR，信号的入纤功率一般都比较高，这又会带来另外一个问题——光纤中的非线性效应，主要是SPM(Self-phase modulation，自相位调制)、XPM(Cross-phase modulation，交叉相位调制)和FWM(Four wave mixing，四波混频)，同时ASE(Amplified spontaneous emission，放大的自发辐射)噪声也会在光纤非线性的作用下对信号产生影响，称为NSNI(Nonlinear signal-noise interaction，非线性信号噪声相互作用)。在信号的功率较高时，这些效应不可忽略，会对信号的质量带来严重的劣化。

现在补偿光纤传输过程中的非线性效应的方法普遍在电域解决，如DBP(Digitalback-propagation，数字背向传输)算法，通过数字信号处理芯片对光电探测器接收到的信号进行处理，恢复出信号携带的信息。然而此类算法只是补偿了信号传输过程中的SPM和XPM效应，没有考虑到上面提到的NSNI效应，因此现有的算法对非线性效应的补偿并不完全，这限制了接收端信号的性能。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种双向拉曼放大的光纤通信中信号补偿系统及方法，对非线性效应进行补偿，在补偿SPM和XPM效应的同时，补偿NSNI效应。

为达到以上目的，本发明采取一种双向拉曼放大的光纤通信中信号补偿系统，包括发射机和接收机，发射机和接收机之间通过光纤传输并形成双向拉曼结构，发射机包括前补模块和调制器，所述前补模块用于将待发送数据进行前补偿，所述调制器用于将前补偿后的数据调制到光上发出；接收机包括光接收机、后补模块和判决模块，所述光接收机用于对来自光发射机的信号光采样，所述后补模块用于对采样数据进行后补偿，所述判决模块用于对后补偿恢复的数据进行判决。