[发明专利]用于通信系统接收端色散和非线性补偿的方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于光纤通信系统接收端色散和非线性补偿的方法及装置，该方法包括以下步骤：通过分数阶傅里叶变换将采样信号从时域变换到分数阶傅里叶域；在分数阶傅里叶域中对信号进行色散和非线性补偿；通过分数阶傅里叶变换将经过补偿后的信号从分数阶傅里叶域变换回时域。本发明，信号的色散和非线性补偿均在分数阶傅里叶域中进行，无需在时域和频域之间来回切换，因此可以省略众多的傅里叶变换/傅里叶逆变换的计算过程，算法复杂度大大降低，提高了效率；且能够实现和传统方法一样的性能，具有更好的实用前景。

技术领域

本发明涉及光纤通信及数字信号处理技术领域，具体涉及一种用于光纤通信系统接收端色散和非线性补偿的方法及装置。

背景技术

光纤通信就是利用光波作为载波来传送信息，而以光纤作为传输介质实现信息传输，达到通信目的的一种最新通信技术。光纤通信具有信息容量大、传输距离远、信号干扰小等优点，目前已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。

光纤通信的原理是：在发送端，首先将传送的信息(如语音、数据等)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后再将其转换成电信号，经解调后恢复原有的信息。

光纤通信的发展方向是朝着更高通信容量、更长通信距离的方向发展，随着光纤和集成光电子器件技术的发展，如今限制光纤通信中信号速率进一步提高、传输距离进一步延长主要因素是为光纤中的非线性效应。

光纤中的非线性效应主要为克尔效应(Kerr effect)和受激散射。其中，克尔效应包括自相位调制SPM(Self-Phase Modulation，自相位调制)、XPM(Cross-phaseModulation，交叉相位调制)和FWM(Four Wave Mixing，四波混频)，受激拉曼散射包括SBS(Stimulated Brillouin Scattering，受激布里渊散射)和SRS(Stimulated RamanScattering，受激拉曼散射)。

在单载波通信系统中，影响信号的非线性效应主要是SPM和带内FWM；在DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分复用)系统中，除了要考虑上面的非线性影响因素之外，还要考虑带间FWM和受激散射的影响。由于非线性效应的存在，当信号功率增加到一定值后，信号的性能反而会下降，这就是所谓的非线性香农极限。因此，为了获得更大的通信容量，必须对信号进行非线性补偿，以提高甚至突破非线性香农极限。

目前，主流的非线性补偿方法均为电补偿，即在接收端将光信号转化为电信号，经过ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)采样量化后，再进行数字信号处理，如非线性均衡、DBP(Digital Backpropagation，数字背向传输)算法等等。但是，由于传统的DBP算法需要在时域、频域来回变换，算法的复杂度很高，很难实际应用。

有鉴于此，需要提供一种新的方法，相较于现有的DBP算法，在保证效果的同时，能够大大降低算法的复杂度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的光纤通信系统中，色散和非线性补偿需要在时域、频域来回变换，算法的复杂度高，很难实际应用的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种用于光纤通信系统接收端色散和非线性补偿的方法，包括以下步骤：

通过分数阶傅里叶变换，将接收端的采样信号从时域变换到分数阶傅里叶域；

在分数阶傅里叶域中对信号进行N次色散和非线性补偿，N为大于1的正整数；

通过分数阶傅里叶变换将完成N次色散和非线性补偿后的信号从分数阶傅里叶域变换回到时域。