CN102420660A - 非线性补偿装置和发射机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非线性补偿装置和发射机。该非线性补偿装置包括：信息获取单元，用于获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；微扰量计算单元，用于计算若干项相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，以获得当前时刻非线性效应在一定长度的传输链路上产生的微扰量；信息补偿单元，用于利用该微扰量计算单元获得的微扰量对该信息获取单元获取的当前时刻脉冲的符号信息序列进行补偿，以获得该当前时刻补偿后的符号信息序列，使该发射端根据该补偿后的符号信息序列发射信号。通过该装置对发射端输入的脉冲信号的符号信息序列进行纠正，计算复杂度低，可以应用于单偏振和偏振复用系统中，同时可以兼容任意调制格式。

Description

非线性补偿装置和发射机

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别涉及一种信道内非线性补偿装置和发射机。

背景技术

信道内非线性是光传输系统中的一种固有损伤，其源自光纤的克尔效应。信道内非线性对系统的影响包括：定时抖动、信号幅度波动以及影子脉冲的产生等[1]。

当单信道速率达到40～60Gbits/s甚至更高时，由于色散的作用，同一个信道内脉冲会极大的展宽并相互重叠，在非线性的作用下，相互重叠的脉冲之间会产生能量交换。在这种情况下，即使在接收端对链路中的残余色散进行补偿，系统依然会受到严重的非线性损伤。并且随着光纤传输系统容量的进一步提升，更复杂的多维调制技术逐渐取代简单的强度调制格式，为了能够保证复杂调制格式有足够的信噪比，往往需要更高的入纤功率，这样导致系统非线性代价的增加。

目前，对于长距离光通信系统，可采用链路设计、接收机数字信号处理(DSP：Digital Signal Processing)以及发射信号编码等方式来补偿或减弱信道内非线性对系统的影响，以下分别对各种方式进行简要说明。

1)链路设计的方式：

通过在链路中增加光相位共轭单元来减弱信道内非线性，这样，传输距离可从5200km增加到6400km[2]。

2)接收机数字信号处理DSP方式，其中包括基于信道反转和基于非线性电滤波器；其中，

基于信道反转：利用相干接收机获经过链路传输后信号光的包括幅度与相位的电场信号，根据链路的配置，构造与链路参数完全相反(色散系数、非线性系数和衰减系数)的虚拟链路；然后将接收到的电场信号通过该虚拟链路，即可被补偿信号的非线性损伤；

基于非线性电滤波器[5]：利用非线性电滤波器来均衡经过非线性劣化后的信号。

3)发射机端对发射信号进行预补偿或编码的方式，其中包括基于信道反转的预补偿方式[7]、编码方式[8]和新的调制方式：

基于信道反转的预补偿[7]：首先计算得到一定长度发射序列(各种比特组合)经过虚拟链路后的信号，再通过查找表，根据信息序列发送对应的预补偿波形；

编码方式[8]：通过增加冗余来减少在信道内非线性作用下最差的比特序列的出现次数。

新的调制方式[9]：针对OOK幅度调制信号，根据比特序列各个符号的相位从而有效减轻信道内四波混频的影响。

但是在实现本发明的过程中发明人发现上述现有技术的缺陷在于：

1)采用链路设计的方式并不适用于已经铺设好的光纤链路，同时光学相位共轭技术并没有对应成熟的商业模块；

2)接收机端采用基于信道反转的方式，需要求解非线性薛定谔方程，通常采用分步傅立叶算法，且系统的复杂度一定程度上取决于步长的大小；当步长为光纤跨段的1/3以下时，补偿的性能达到最优，因此，该方式计算复杂度过大，即使在补偿等于光纤跨段的长度时，该方式所需的乘法数目是补偿链路中色散所需线性滤波器的100倍以上，对于目前的DSP技术而言，这无疑是一个巨大的挑战[3][4]；

3)接收机端基于非线性电滤波器：与基于信道反转的方式相比，该方式的计算复杂度并没有减少，甚至更大；同时，由于处理的是经过畸变(非线性、频差、激光器线宽)的信号，所以在算法收敛性上也有一定的困难；

4)发射机端基于信道反转的预补偿方式，当系统的记忆长度较长时，例如无在线色散补偿系统，相互作用的符号数目会达到100个量级，这时查找表的大小为2100或4100(取决于调制方式)，难以实现；

5)发射机端编码方式，牺牲了信息速率。

下面列出了对于理解本发明和常规技术有益的文献，通过引用将它们并入本文中，如同在本文中完全阐明了一样。

[1]IEEE PTL Vol.12，No.4，2000，Antonio Mecozzi et.al.；

[2]OFC2004，PDP32，Chowdhury；

[3]Journal of Lightwave Technology，2008，Kahn等；

[4]IEEE Photonics Journal Volume 1，Number 2，August 2009；F.Yaman等；

[5]JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY，VOL.25，NO.4，APRIL 2007，Chunmin Xia；

[6]ECOC，2009，Yan Gao；

[7]IEEE Photonics Technology Lett.，Vol.18，2006，pp.403-405，K.Roberts等；

[8]Journal Of Lightwave Technology，2006，Vladimir Pechenkin等；

[9]IEEE Photonics Technology Letters 2007，Ivan B.Djordjevic；

[10]CN1795627A，2006年6月28日，光通信系统中非线性效应的电域补偿；

[11]清华大学博士论文，利用色散管理和相位共轭抑制光线通信系统中的克尔效应，2006年11月。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种非线性补偿装置和发射机，通过在发射端利用非线性效应在传输链路产生的矢量微扰对的原始符号信息序列进行补偿，从而在接收端得到理想的无损信号，计算复杂度低，可以应用于单偏振和偏振复用系统中，同时可以兼容任意调制格式。

根据本发明实施例的一个方面提供了一种非线性补偿装置，该装置包括：

信息获取单元，用于获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

微扰量计算单元，用于计算若干项相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，以获得当前时刻非线性效应在一定长度的传输链路上产生的微扰量；

信息补偿单元，用于计算该信息获取单元获取的符号信息序列与该微扰量计算单元获得的微扰量之差，以获得所述当前时刻补偿后的符号信息序列，使该发射端根据该补偿后的符号信息序列发射信号。

在本发明实施例中，当对发射机进行非线性补偿时，可包括：获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；计算相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，以获得当前时刻非线性效应在一定长度的传输链路上产生的微扰量；利用获得的微扰量对获取的当前时刻的脉冲的符号信息序列进行补偿，以获得该当前时刻补偿后的符号信息序列，使该发射端根据该补偿后的符号信息序列发射信号。

根据本发明实施例的另一个方面提供了一种发射机，该发射机包括：

信息序列获取单元，用于获取输入的脉冲信号的符号信息序列；

非线性补偿单元，用于根据相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和对该信息序列获取单元获取的当前时刻的脉冲的符号信息序列进行补偿，以获得补偿后的符号信息序列；其中，该非线性补偿单元包括上述非线性补偿装置；

脉冲成型单元，用于根据该非线性补偿单元获得的补偿后的符号信息序列进行脉冲成型，以获得每个脉冲的波形；

信号发射单元，用于接收该脉冲成型单元发送的每个脉冲的波形，并对该波形调制后进行发射。

在本实施方式中，当发射机发射信号时，可采用如下方式：获取输入的脉冲信号的符号信息序列；根据相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和对获取的当前时刻脉冲的符号信息序列进行补偿，以获得补偿后的符号信息序列；其中，可采用上述非线性补偿方法进行补偿；根据获得的补偿后的符号信息序列进行脉冲成型，以获得每个脉冲的波形；对该波形调制后进行发射。

本发明实施例的有益效果在于：该非线性补偿装置利用若干项相对于当前时刻的不同时刻的脉冲的相互作用的加权和获得的微扰项来对发射端输入脉冲信号的符号信息序列进行纠正，这样，当将该非线性补偿装置用于发射机时，通过该非信息补偿装置对发射机获取的符号信息序列进行补偿后，可在接收机端得到理想的无损信号，计算复杂度低，可以应用于单偏振和偏振复用系统中，同时可以兼容任意调制格式。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是典型的光通信系统示意图；

图2是本发明实施例1的非线性补偿装置的构成示意图；

图3是本发明实施例1的非线性补偿方法流程图；

图4是本发明实施例2的非线性补偿装置的构成示意图；

图5是本发明实施例2的非线性补偿装置中微扰量计算单元的构成示意图；

图6是本发明实施例2的非线性补偿装置进行非线性补偿的方法流程图；

图7是本发明实施例3的发射机的构成示意图；

图8是对于QPSK调制格式且经过不同的非线性补偿方式获得的性能对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的各种实施方式进行说明。这些实施方式只是示例性的，不是对本发明的限制。为了使本领域的技术人员能够容易地理解本发明的原理和实施方式，本发明的实施方式以光通信系统为例进行说明。但应该注意的是，本发明的实施方式适用于所有存在非线性损失的通信系统。

图1为典型的光通信系统示意图，其中，发射机发射的信号经过传输链路中不同的器件(光纤、光放大器、色散补偿光纤等)到达接收机。在本发明实施例中，通过非线性补偿装置在发射端对输入的脉冲信号的符号信息序列进行补偿，使得发射端发射经过特定形变的信号，这些信号在经过光纤传输的非线性效应后，在接收机可获得理想的无损信号。

在图1所示的系统中，为了在发射端对输入的脉冲信号进行补偿，发明人在实现本发明的过程中首先建立信道内非线性模型，然后根据该非线性模型来对输入的脉冲信号进行补偿。

通常情况下，为了能够最大程度的增加谱效率，在发射机端往往采用偏振复用的方式，因此，以下以双偏振为例对获得信道内非线性模型的过程进行说明。

首先，对于矢量信号，传输光纤可以建模为Manakov方程，如式A所示：

$\frac{\∂}{\∂z}{u}_H(t,z)+\frac{\mathrm{\α}\left(z\right)}{2}{u}_H(t,z)+j\frac{{\mathrm{\β}}_2\left(z\right)}{2}\frac{{\∂}^2}{\∂t^2}{u}_H(t,z)=\mathrm{j\γ}\left(z\right)[{\left|u_H(t,z)\right|}^2+{\left|u_V(t,z)\right|}^2]u_H(t,z)$

$\frac{\∂}{\∂z}{u}_V(t,z)+\frac{\mathrm{\α}\left(z\right)}{2}{u}_V(t,z)+j\frac{{\mathrm{\β}}_2\left(z\right)}{2}\frac{{\∂}^2}{\∂t^2}{u}_V(t,z)=\mathrm{j\γ}\left(z\right)[{\left|u_V(t,z)\right|}^2+{\left|u_H(t,z)\right|}^2]u_V(t,z)---A$

其中，u_H(t，z)、u_V(t，z)分别为信号在水平H和垂直V偏振态上的电场分量；α(z)、β₂(z)与γ(z)分别表示光纤链路中的衰减系数、色散系数和非线性系数沿传输距离的分布；

其次，由于发射机产生的信号往往由光脉冲组成，因此，在发射机端的电场分量可表示为公式B的形式：

$u_H(t,z=0)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{A}_k^{H}g(t-\mathrm{kT})$

$u_V(t,z=0)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{A}_k^{V}g(t-\mathrm{kT})---B$

其中，

分别为水平H和垂直V偏振态上的第k个脉冲的信息符号，T为脉冲间隔，g(t)为每个脉冲的波形。

最后，将输入信号B带入A式，在入纤功率不是非常大(即光纤链路的非线性不是很强)的情况下，可以用微扰理论对式A进行求解，得到C式：

C

$u_V(t=\mathrm{kT},z=L)=u_V(t=\mathrm{kT},0)+\mathrm{\Σ}\left\{\right[A_{m+k}^V{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}+A_{m+k}^V{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}\left]C(m,n,z=L)\right\}$

其中，在C式中，在接收机端第k个脉冲采样时刻的电场值由发射端第k个脉冲的电场值与微扰量组成，其中微扰量为多个相互作用项的加权和，每一项为不同时刻的发射脉冲信息符号乘积。其中，在上述用微扰理论对式A进行求解的过程中，仅取低阶项而忽略掉高阶项进行计算，因此，公式C中仅需计算相对于第k个脉冲采用时刻的三个不同时刻，第m+k时刻、第n+k时刻和第m+n+k时刻的脉冲相互作用的加权和。但若在求解的过程中考虑高阶项，则需计算相对于第k个脉冲采用时刻的三个以上不同时刻的脉冲相互作用的加权和。以下均以三个脉冲相互作用的加权和为例进行说明，对于大于3个脉冲的情况与3个脉冲的情况类似。

由式C可知，当前偏振态的微扰项源自两部分，一部分源于本偏振态，另一部分源于正交偏振态。例如，对于水平偏振态，源于本偏振态的部分为：

源于正交偏振态的部分为：

对于垂直偏振态的情况类似，此处不再赘述。

由于在Manakov方程A中，两个偏振态的符号信息总是对称的出现，这种对称性最终导致水平和垂直偏振态两部分微扰项的系数相同。该系数仅与链路的配置以及相互作用的脉冲与当前时刻的脉冲的相对位置(m，n)有关。

基于上述非线性模型，本发明实施例的预补偿方法的基本思想是在发射端发射经过特定形变的信号，这些信号在经过光纤传输的非线性效应后，在接收端得到理想的无损信号。其中，可假定信道的线性损伤已经通过其他方法补偿。

以下以图1所示的光通信系统、以及基于该通信系统的非线性模型为例对本发明实施例的非线性补偿装置和发射机进行详细说明。

图2是本发明实施例1的非线性补偿装置的构成示意图。如图2所示，该装置包括：信息获取单元201、微扰量计算单元202和信息补偿单元203；其中，信息获取单元201，用于获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

微扰量计算单元202，用于计算相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，以获得当前时刻非线性效应在一定长度的传输链路上产生的微扰量；

信息补偿单元203，用于利用微扰量计算单元202获得的微扰量对信息获取单元201获取的当前时刻脉冲的符号信息序列进行补偿，以获得该当前时刻补偿后的符号信息序列，使该发射端根据该补偿后的符号信息序列发射信号。

由上述实施例可知，该装置可对发射端输入的脉冲信号的符号信息进行补偿，若将该装置应用到发射机，发射机可利用该补偿后的符号信息进行脉冲成型和调制，最后将信号发射出去，这些信号在经过光纤传输链路的非线性效应后，在接收机可获得理想的无损信号；该装置通过计算若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和来对原始信息序列进行补偿，计算方法简单，以应用于单偏振和偏振复用系统中，同时可以兼容任意调制格式。

在本实施例中，在利用该装置对发射端脉冲的符号信息进行补偿时，可采用图3所示的流程。如图3所示，包括：

步骤301，信息获取单元201获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

步骤302，微扰量计算单元202计算相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，以获得当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量；

步骤302，信息补偿单元203利用微扰量计算单元202获得的微扰量对信息获取单元201获取的当前时刻脉冲的符号信息序列进行补偿，以获得当前时刻补偿后的符号信息序列，使发射端根据补偿后的符号信息序列发射信号。

在本实施例中，信息获取单元201获取的符号信息序列为补偿前的符号信息，其中，该符号信息与采用的调制格式有关，对于不同的调制格式符号信息不同，例如，对于OOK调制格式，该符号信息序列为0，1；对于BPSK调制格式，该符号信息序列为-1，1；对于QPSK调制格式，该符号信息序列为1，j，-1，-j。

在本实施例中，微扰量计算单元202可具体用于，计算相对于该当前时刻的至少三个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和。

在本实施例中，信息补偿单元203具体用于利用信息获取单元201获取的符号信息序列减去微扰量计算单元202获得的微扰量，以获得当前时刻补偿后的符号信息序列。

图4是本发明实施例2的非线性补偿装置的构成示意图。如图4所示，该装置包括：信息获取单元401、微扰量计算单元402和信息补偿单元403，其作用与实施例1中类似，此处不再赘述。

在本实施例中，微扰量计算单元402可具体采用如下构成计算微扰量。

图5是本发明实施例2中微扰量计算单元402的构成示意图。如图5所示，该微扰量计算单元402包括：第一信息获取单元501、第一计算单元502和第二计算单元503；其中，

第一信息获取单元501，用于获取所述若干项的每一项中相对于当前时刻的若干个不同时刻的脉冲的符号信息；

第一计算单元502，用于利用每一项的相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲的符号信息、以及预先获得的每一项对应的加权系数计算每一项中相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲的相互作用的加权值，并根据每一项的加权值计算该若干项的加权值之和；

第二计算单503元，用于计算第一计算单元502获得加权值之和与第一预设值的乘积，以获得当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量，其中，该第一预设值与信号功率和传输链路的非线性系数有关。

以下以计算相对于第k个脉冲采样时刻的三个不同时刻，第m+k时刻、第n+k时刻和第m+n+k时刻的脉冲相互作用的加权和为例进行说明，其中，用于计算若干项相对于当前时刻的三个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和中的项的数量由预定的(m，n)值决定。

这样，微扰量计算单元202可具体用于，计算相对于当前时刻，如第k时刻的三个不同时刻，如第m+k、第n+k、第m+n+k时刻上的脉冲相互作用的加权和，从而获得当前第k时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量。

在上述实施例中，每一项对应的加权系数可预先获得，以供微扰量计算单元402中的第一计算单元502计算加权值时使用。这样，如图4所示，该装置还可包括系数获取单元404，系数获取单元404用于通过仿真方式获取每一项对应的的加权系数、或者通过实验方式获取每一项的加权系数；或者根据传输链路配置、以及不同时刻上相互作用的脉冲与当前时刻的脉冲的相对位置获取每一项加权系数。

其中，当基于仿真和实验的方法来获得该加权系数时，可在仿真或实验中设计不同的发射信号，根据接收到的信号，反推出该加权系数的值，上述方法准确度高。

其中，当系数获取单元404根据传输链路配置、以及不同时刻上相互作用的脉冲与当前时刻的脉冲的相对位置获取每一项的加权系数时，该系数获取单元404可采用如下公式计算该加权系数，该公式为：

$C(m,n,z=L)$

$=j{\∫}_0^L\frac{\mathrm{\γ}\left(z\right)p\left(z\right)}{\sqrt{1+2\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2+3{(s\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}^2}}\exp \{-\frac{3\mathrm{mn}{T}^2}{{\mathrm{\τ}}^2(1+3\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}-\frac{{(m-n)}^2{T}^2}{{\mathrm{\τ}}^2[1+2\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2+3{(s\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}^2]}\}\mathrm{dz}$

(1)

其中，若当前时刻为第k时刻，相对于当前时刻的三个不同的时刻为第m+k时刻、第n+k时刻和第m+n+k时刻；

预设的若干项(m，n)值，每一项(m，n)值均对应不同的加权系数C(m，n，z＝L)。

其中，m和n的取值可包括从负无穷大到正无穷大之间的任意值，与当前第k时刻之前、之后的值均有关；

此外，一般随着(m，n)值的增大，其对应的C(m，n，z＝L)将随着减小，因此，可以根据所要求的计算精度，取一定数量的(m，n)值来计算微扰量。这样，m和n还可按照如下方式取值：取m和n，当根据该m和n获得的加权系数C(m，n，z＝L)的模|C(m，n，z＝L)|大于等于第二预设值时，可取该m和n，否则不取该m和n；第二预设值可以按照所有系数的最大模值的某个比例系数进行设定，例如，归一化系数C可以选取满足|C(m，n，z＝L)|＞1e-3*max(|C(m，n，z＝L)|)的所有m与n的组合；

其中，p(z)表示在传输链路上距发射端z处信号的功率，s(z)表示在传输链路上距发射端z处累计的净色散值，τ表示脉冲的半值宽度；T表示脉冲间隔；γ(z)表示在传输链路上距发射端z处的非线性系数；

或者，当传输链路中不包含色散补偿模块，且同时忽略信号传输过程中的衰减时，并且色散系数与非线性系数不随传输距离而变化，该系数获取单元404还可采用如下公式计算该加权系数，该公式为：

$C(m,n,z=L)=j\frac{\mathrm{\γ}{p}_0{\mathrm{\τ}}^2}{\sqrt{3}\left|{\mathrm{\β}}_2\right|}\mathrm{exp\; int}(-j\frac{\mathrm{mn}{T}^2}{{\mathrm{\β}}_{2}L});---\left(2\right)$

其中，γ表示非线性系数；p₀表示发射端信号的功率；β₂表示色散系数；exp int表示指数积分函数，该积分函数可表示为

此外，如图4所示，该装置还可包括存储单元405，用于储存获得的加权系数，供微扰量计算单元402的第一计算单元502计算加权值时使用；此外，存储单元405还可存储计算加权系数的信道参数，如非线性系数γ、色散系数β₂、以及传输链路长度L等参数。

在上述实施例中，图6是本发明实施例2的非线性补偿装置进行非线性补偿的流程图。如图6所示，包括：

步骤601，预先获取信道参数，如非线性系数γ、色散系数β₂、以及传输链路长度L，可将上述信道参数进行储存；

步骤602，利用仿真、实验或者上述公式(1)或(2)获得每一项不同时刻的脉冲的相互作用对应的加权系数，可将上述加权系数进行储存；

步骤603，利用相对于当前时刻的三个不同时刻的脉冲的符号信息、加权系数来计算每一项的加权值，将每一项的加权值相加；然后将加权值之和与第一预设值相乘，以获得当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量；

步骤604，利用该微扰量对原始的信息序列进行补偿，以获得该当前时刻补偿后的符号信息序列，使该发射端根据该补偿后的符号信息序列发射信号。

由上述实施例可知，该非线性补偿装置对发射端的输入脉冲信号的符号信息进行补偿，若将该装置应用到发射机，发射机可利用该补偿后的符号信息进行脉冲成型和调制，最后将信号发射出去，这些信号在经过光纤传输链路的非线性效应后，在接收机可获得理想的无损信号；该装置通过计算若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和来对原始信息序列进行补偿，计算方法简单，以应用于单偏振和偏振复用系统中，同时可以兼容任意调制格式。

在上述本实施例中，该补偿装置可适用于单偏振和双偏振信号，以下分别以单偏振和双偏振、以当前时刻为第k时刻、以及以三个不同的时刻(如第m+k时刻、第n+k时刻、第m+n+k时刻)为例进行说明。

其中，可预先取若干项(m，n)值，每一项不同的(m，n)值均对应不同的加权系数C(m，n，z＝L)。

其中，m和n的取值可包括从负无穷大到正无穷大之间的任意值，与当前第k时刻之前、之后的值均有关；此外，m和n还可按照如下方式取值：取m和n，当根据该m和n获得的加权系数C(m，n，z＝L)的模大于等于第二预设值时，可取该m和n，否则不取该m和n；例如，当归一化后的|C(m，n，z＝L)|≥0.01时所对应的m和n；

另外，与每一项不同的(m，n)值对应的加权系数C(m，n，z＝L)可通过仿真或实验的方式预先获得，或者根据传输链路的配置以及相互作用的脉冲的相对位置获得，具体方法如上所述，此处不再赘述。

实例1：对于单偏振信号

当输入的脉冲信号为单偏振信号时，第一信息获取单元501可根据每一项不同的(m，n)值获取相应脉冲的符号信息，如A_m+k、A_n+k和A_m+n+k；

第一计算单元502可采用如下公式计算若干项的不同时刻的脉冲相互作用的加权值之和，可采用如下公式：

$\mathrm{\Δ}1=\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\{\left(A_{m+k}{A}_{n+k}{\left(A_{m+n+k}\right)}^{*}\right)\×C(m,n,z=L)\}---\left(3\right)$

其中，(A_m+kA_n+k(A_m+n+k)^*)×C(m，n，z＝L)为每一项的加权值；Δ₁表示第k时刻若干项的加权值之和；C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；z＝L表示传输链路长度L；A_m+k、A_n+k分别表示第m+k时刻、第n+k时刻的脉冲的符号信息；(A_m+n+k)^*表示第m+n+k时刻的脉冲的符号信息的共轭。

第二计算单元503采用如下公式获取当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量，该公式为：

Δ_k＝ξ1×Δ1；(4)

其中，Δ_k表示第k时刻的微扰量；ξ1表示第一预设值，在本实施例中，该第一预设值ξ1可为信号功率和链路非线性系数γ的乘积。

在微扰项计算单元402获取微扰量后，信息补偿单元403可采用如下公式获取当前时刻补偿后的符号信息序列，公式为：

B_k＝A_k-Δ_k；(5)

其中，B_k表示补偿后的第k时刻脉冲的符号信息序列；A_k表示第k时刻脉冲的符号信息序列。

由上述可知，由于不同时刻的脉冲的符号信息与调制格式有关，因此，在第一计算单元502计算若干项的每一项中符号信息之间的乘积时，如计算(A_m+kA_n+k(A_m+n+k)^*)，其乘法可以通过逻辑运算，因此，该计算所需要的乘法数目为相互作用项的数量，对于双偏振态的情况类似。

此外，若系统的调制格式为相位调制系统，如BPSK和QPSK，由于BPSK调制格式的符号信息序列为-1，1，而QPSK调制格式的符号信息序列为1，j，-1，-j，则符号信息与加权系数之间的乘法，如{(_m+kA_n+k(A_m+n+k)^*)×C(m，n，z＝L)}也可通过逻辑运算获得，因此，在计算相对于当前时刻的三个不同时刻上的脉冲之间的相互作用通过加法实现，而不需要任何乘法运算，因此，采用本发明的非线性补偿装置可大大简化计算，并且适用于任何调制方式。

实例2：对于双偏振信号

当输入的脉冲信号为双偏振时，该第一计算单元计算502的每一项的加权值与本偏振态和正交偏振态有关。

第一信息获取单元501可根据每一项不同的(m，n)值获取相应脉冲的符号信息，其中包括水平偏振态和垂直偏振态的符号信息，如水平偏振态的符号信息

和

垂直偏振态的符号信息

和

第一计算单元502可采用如下公式计算若干项的不同时刻的脉冲相互作用的加权值之和，其中加权值之和包括水平偏振态和垂直偏振态的加权值之和，分别采用如下公式计算：

${\mathrm{\Δ}}^H=\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\left\{\right[A_{m+k}^H{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}+A_{m+k}^H{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}]\×C(m,n,z=L)\}---\left(5\right)$

${\mathrm{\Δ}}^V=\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\left\{\right[A_{m+k}^V{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}+A_{m+k}^V{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}]\×C(m,n,z=L)\}---\left(6\right)$

其中，每一项的加权值与本偏振态和正交偏振态均有关；

Δ^H表示第k时刻水平偏振态上若干项的加权值之和；Δ^V表示第k时刻垂直偏振态上若干项的加权值之和；

为每一项水平偏振态上的加权值；

为每一项垂直偏振态上的加权值；

C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；z＝L表示传输链路长度L；

和

分别表示水平偏振态和垂直偏振态上第m+k时刻的符号信息；

和

分别表示水平偏振态和垂直偏振态上第n+k时刻的符号信息；

和

分别表示水平偏振态和垂直偏振态上第m+n+k时刻的符号信息的共轭。

第二计算单元503采用如下公式获取当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量，其中，该微扰量包括水平偏振态和垂直偏振态上的微扰量，该公式为：

${\mathrm{\Δ}}_k^H=\mathrm{\ξ}2\×{\mathrm{\Δ}}^H;---\left(7\right)$

${\mathrm{\Δ}}_k^V=\mathrm{\ξ}2\×{\mathrm{\Δ}}^V;---\left(8\right)$

其中，

和

分别表示第k时刻水平偏振态和垂直偏振态的微扰量；Δ^H和Δ^V分别表示第k时刻若干项的水平偏振态和垂直偏振态的加权值之和；ξ2表示第一预设值。

在微扰项计算单元402获取微扰量后，信息补偿单元403可采用如下公式获取当前时刻补偿后的符号信息序列，公式为：

$B_k^H=A_k^H-{\mathrm{\Δ}}_k^H;---\left(9\right)$

$B_k^V=A_k^V-{\mathrm{\Δ}}_k^V;---\left(10\right)$

其中，

和

分别表示补偿后的第k时刻水平偏振态和垂直偏振态上脉冲的符号信息序列；

和

分别表示第k时刻水平偏振态和垂直偏振态上脉冲的符号信息序列。

由上述可知，在第一计算单元502计算若干项的每一项中符号信息之间的乘法可以通过逻辑运算，与单偏振不同的是，该加权值不仅与本偏振态有关，而且还与正交偏振态有关。若系统的调制格式为相位调制系统，如BPSK和QPSK，由于BPSK调制格式的符号信息序列为-1，1，而QPSK调制格式的符号信息序列为1，j，-1，-j，则符号信息与加权系数之间的乘法，如

以及

也可通过逻辑运算获得，由此可知，在计算相对于当前时刻的三个不同时刻上的脉冲之间的相互作用可通过加法实现，而不需要任何乘法运算，因此，采用本发明的非线性补偿装置可大大简化计算，并且适用于任何调制方式。

由上述实施例可知，该非线性补偿装置可对输入的脉冲信号的符号信息进行补偿，若将该装置应用到发射机，发射机可利用该补偿后的符号信息进行脉冲成型和调制，最后将信号发射出去，这些信号在经过光纤传输链路的非线性效应后，在接收机可获得理想的无损信号；该装置通过计算若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和来对原始信息序列进行补偿，由上述实施例可知，可通过逻辑运算获得微扰量，尤其对于QPSK和BPSK调制格式，不需要任何乘法运算，因此，该装置简化计算方法，可应用于单偏振和偏振复用系统中，同时可以兼容任意调制格式。

图7是本发明实施例3的发射机的构成示意图。如图7所示，该发射机包括：信息序列获取单元701、非线性补偿单元702、脉冲成型单元703和信号发射单元704；其中，

非线性补偿单元702设置于信息序列获取单元701和脉冲成型单元703之间，可对信息序列获取单元701获取的输入脉冲的符号信息序列进行补偿，其中，非线性补偿单元702的可采用上述实施例1和实施例2所述的非线性补偿装置，此处不再赘述。

信息序列获取单元701、脉冲成型单元703和信号发射单元704的作用与现有技术类似，以下对该发射机各个部分的作用进行简要说明。

信息序列获取单元701，用于获取输入的脉冲信号的符号信息序列；

非线性补偿单元702，用于根据相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和对信息序列获取单元701获取的符号信息序列进行补偿，以获得补偿后的符号信息序列；

脉冲成型单元703，用于根据非线性补偿单元702获得的补偿后的符号信息序列进行脉冲成型，以获得每个脉冲的波形；

信号发射单元704，用于接收脉冲成型单元703发送的每个脉冲的波形，调制后进行发射。

在上述实施例中，将非线性补偿装置应用于发射机中，该发射机可以应用于任意光通信系统中，其中包括带有电域色散预补偿的系统。

这样，该发射机还可包括色散补偿单元(图中未示出)，在包括色散预补偿的系统中，可将信道内非线性预补偿单元置于色散预补偿单元之前。各个不同时刻的脉冲的相互作用的加权值对应的加权系数依然可按照上述公式(1)和(2)计算，只是色散配置需要考虑预色散补偿模块。

由上述实施例可知，当该发射机发射信号时，可包括：获取输入的脉冲信号的符号信息序列；根据相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和对获取的符号信息序列进行补偿，以获得补偿后的符号信息序列；其中，采用实施例1和2所述的非线性补偿方法；根据补偿后的符号信息序列进行脉冲成型，以获得每个脉冲的波形；对波形调制后进行发射。此外，在进行非线性补偿后，还可进行色散预补偿，此处不再赘述。

图8是对于QPSK调制格式且经过不同的非线性补偿方式获得的性能对比图。采用的参数如表1所示。

表1系统参数表

波特率	28GB	脉冲形状	RZ
				链路	80km×20	光信噪比	13.5dB
光纤色散系数	17ps/nm/km	光纤衰减系数	0.2dB/km
				光纤非线性系数	1.3rad/W/km	序列长度	8192

如图8所示，给出了三种不同的补偿方法在不同的入纤功率下的性能改善。其中，Nomal为未使用任何非线性补偿方式的性能曲线；BP_Post-1是采用反向传输的方法进行预补偿；PreD-10db coef和PreD-10db coef为本发明实施例的预补偿方法。

其中，BP_Post-1是采用反向传输的方法进行预补偿，为1个span计算一次，与本发明实施例的预补偿方法的区别在于相互作用项数的不同。

在本发明实施例的预补偿方式中，-10dB表示将项数归一化后，考虑比最大值小10dB以内的所有项数。同理，-30dB考虑更多的项数。

表2给出了3种补偿方法的性能以及计算复杂度。预补偿考虑-10dB系数可以得到与反向传输相同的性能(非线性容限为系统性能降低1dB所能容忍的最大输入功率)，但复杂度上大为简化。

预补偿考虑-30dB系数的方法可以容忍更高的信号输入功率，复杂度上依然要小于反向传输的方法。(系统复杂度主要取决于乘法运算)。其中，如表2所示，采用本发明的非线性补偿方式乘法运算的次数为0，因此，大大简化了计算。

表2

由上述实施例可知，发射机可对输入的脉冲信号的符号信息进行补偿，利用该补偿后的符号信息进行脉冲成型和调制，最后将信号发射出去，这些信号在经过光纤传输链路的非线性效应后，在接收机可获得理想的无损信号；该发射机可通过逻辑运算获得补偿用的微扰量，尤其对于QPSK和BPSK调制格式，不需要任何乘法运算，因此，该装置简化计算方法，可应用于单偏振和偏振复用系统中，同时可以兼容任意调制格式。

本发明以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

关于包括以上实施例1～3的实施方式，还公开下述的附记：

(附记1)一种非线性补偿装置，所述装置包括：

信息获取单元，用于获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

微扰量计算单元，用于计算若干项相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，以获得当前时刻非线性效应在一定长度的传输链路上产生的微扰量；

信息补偿单元，用于计算所述信息获取单元获取的当前时刻脉冲的符号信息序列与所述微扰量计算单元获得的微扰量之差，以获得所述当前时刻补偿后的符号信息序列，使所述发射端根据所述补偿后的符号信息序列发射信号。

(附记2)根据附记1所述的装置，其中，所述微扰量计算单元具体用于，计算相对于所述当前时刻的至少三个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和。

(附记3)根据附记1所述的装置，其中，所述微扰量计算单元包括：

第一信息获取单元，用于根据所述若干项的每一项中相对于所述当前时刻的若干个不同时刻的脉冲的符号信息；

第一计算单元，用于利用每一项的相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲的符号信息、以及预先获得的每一项对应的加权系数计算每一项中相对于所述当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲的相互作用的加权值，并根据每一项的加权值计算所述若干项的加权值之和；

第二计算单元，用于计算所述第一计算单元获得加权值之和与第一预设值的乘积，以获得当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量，所述第一预设值与信号功率和传输链路的非线性系数有关。

(附记4)根据附记3所述的装置，其中，当计算相对于所述当前时刻的三个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，且输入信号为单偏振信号时，所述第一计算单元计算若干项的加权值之和可采用如下公式：

$\mathrm{\Δ}1=\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\{\left(A_{m+k}{A}_{n+k}{\left(A_{m+n+k}\right)}^{*}\right)\×C(m,n,z=L)\};$

所述第二计算单元采用如下公式获取当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量，所述公式为：

Δ_k＝ξ×Δ1；

其中，Δ_k表示第k时刻的微扰量；Δ₁表示第k时刻若干项的加权值之和；ξ表示第一预设值；

C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；其中，m和n为任意值或者m和n按照如下方式取值：取m和n，使得根据所述m和n获得的加权系数C(m，n，z＝L)的模大于等于第二预设值；z＝L表示传输链路长度L；

A_m+k、A_n+k分别表示第m+k时刻、第n+k时刻的脉冲的符号信息；(A_m+n+k)^*表示第m+n+k时刻的脉冲的符号信息的共轭。

(附记5)根据附记3所述的装置，其中，当输入信号为双偏振信号时，所述第一计算单元计算的每一项的加权值与本偏振态和正交偏振态有关。

(附记6)根据附记5所述的装置，其中，当计算相对于所述当前时刻的三个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和时，所述第一计算单元采用如下公式计算若干项的加权值之和，其中，所述若干项的加权值之和包括水平偏振态和垂直偏振态的加权值之和，所述公式为：

${\mathrm{\Δ}}^H=\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\left\{\right[A_{m+k}^H{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}+A_{m+k}^H{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}]\×C(m,n,z=L)\};$

${\mathrm{\Δ}}^V=\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\left\{\right[A_{m+k}^V{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}+A_{m+k}^V{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}]\×C(m,n,z=L)\};$

所述第二计算单元采用如下公式获取当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量，其中，所述微扰量包括水平偏振态和垂直偏振态的微扰量之和，所述公式为：

${\mathrm{\Δ}}_k^H=\mathrm{\ξ}\×{\mathrm{\Δ}}^H;$

${\mathrm{\Δ}}_k^V=\mathrm{\ξ}\×{\mathrm{\Δ}}^V;$

其中，和

分别表示第k时刻水平偏振态和垂直偏振态的微扰量；Δ^H和Δ^V分别表示第k时刻若干项的水平偏振态和垂直偏振态的加权值之和；ξ表示第一预设值；

C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数，其中，m和n为任意值或者m和n按照如下方式取值：取m和n，使得根据所述m和n获得的加权系数C(m，n，z＝L)的模大于等于第二预设值；z＝L表示传输链路长度L；

和

分别表示水平偏振态和垂直偏振态上第m+k时刻的脉冲的符号信息；

和分别表示水平偏振态和垂直偏振态上第n+k时刻的脉冲的符号信息；和

分别表示水平偏振态和垂直偏振态上第m+n+k时刻的脉冲的符号信息的共轭。

(附记7)根据附记4或6所述的装置，其中，所述装置还包括：

系数获取单元，所述系数获取单元用于通过仿真方式获取所述加权系数、或者通过实验方式获取所述加权系数；或者根据传输链路配置、以及不同时刻上相互作用的脉冲与当前时刻的脉冲的相对位置获取所述加权系数。

(附记8)根据附记7所述的装置，其中，当所述系数获取单元根据传输链路配置、以及不同时刻上相互作用的脉冲与当前时刻的脉冲的相对位置获取所述加权系数时，所述系数获取单元采用如下公式计算所述加权系数，所述公式为：

$C(m,n,z=L)$

$=j{\∫}_0^L\frac{\mathrm{\γ}\left(z\right)p\left(z\right)}{\sqrt{1+2\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2+3{(s\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}^2}}\exp \{-\frac{3\mathrm{mn}{T}^2}{{\mathrm{\τ}}^2(1+3\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}-\frac{{(m-n)}^2{T}^2}{{\mathrm{\τ}}^2[1+2\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2+3{(s\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}^2]}\}\mathrm{dz}$

其中，p(z)表示在传输链路上距发射端z处信号的功率，s(z)表示在传输链路上距发射端z处累计的净色散值，τ表示脉冲的半值宽度；T表示脉冲间隔；γ(z)表示在传输链路上距发射端z处的非线性系数；或者，

当忽略链路中的衰减，链路中无在线色散补偿模块，并且色散系数与非线性系数不随距离变化时，所述系数获取单元采用如下公式计算所述加权系数，所述公式为：

$C(m,n,z=L)=j\frac{\mathrm{\γ}{p}_0{\mathrm{\τ}}^2}{\sqrt{3}\left|{\mathrm{\β}}_2\right|}\mathrm{exp\; int}(-j\frac{\mathrm{mn}{T}^2}{{\mathrm{\β}}_{2}L})$

其中，γ表示非线性系数；p₀表示发射端信号的功率；β₂表示色散系数；exp int表示指数积分函数。

(附记9)根据附记3所述的装置，其中，所述脉冲信号的符号信息与调制格式有关，所述第一计算单元在计算所述每一项的相对于当前时刻的若干个不同时刻上的符号信息之间的乘法时，通过逻辑运算获得；或者，当所述调制格式为相位调制格式时，所述第一计算单元在计算所述信息符号与加权系数之间的乘积时，通过逻辑运算获得；

或者，当所述调制格式为相位调制格式时，相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲之间的相互作用通过加法实现。

(附记10)一种发射机，所述发射机包括：

信息序列获取单元，用于获取输入的脉冲信号的符号信息序列；

非线性补偿单元，用于根据相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和对所述信息序列获取单元获取的当前时刻脉冲的符号信息序列进行补偿，以获得补偿后的符号信息序列；其中，所述非线性补偿单元包括附记1至9的任意一项附记所述的非线性补偿装置；

脉冲成型单元，用于根据所述非线性补偿单元获得的补偿后的符号信息序列进行脉冲成型，以获得每个脉冲的波形；

信号发射单元，用于接收所述脉冲成型单元发送的每个脉冲的波形，并对所述波形调制后进行发射。

(附记11)一种非线性补偿方法，所述方法包括：

获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

计算若干项相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，以获得当前时刻非线性效应在一定长度的传输链路上产生的微扰量；

计算获取的当前时刻的符号信息序列与获得的微扰量之差，以获得所述当前时刻补偿后的符号信息序列，使所述发射端根据所述补偿后的符号信息序列发射信号。

(附记12)根据附记11所述的方法，其中，所述计算相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，包括：计算相对于所述当前时刻的至少三个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和。

(附记13)根据附记12所述的方法，其中，所述计算相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，以获得当前时刻非线性效应在一定长度的传输链路上产生的微扰量，包括：

根据预设的若干项的每一项中相对于所述当前时刻的若干个不同时刻的脉冲的符号信息；

利用每一项的相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲的符号信息、以及预先获得的每一项对应的加权系数计算每一项中相对于所述当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲的相互作用的加权值，并根据每一项的加权值计算所述若干项的加权值之和；

计算所述加权值之和与第一预设值的乘积，以获得当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量，所述第一预设值与信号功率和传输链路的非线性系数有关。

(附记14)根据附记13所述的方法，其中，当计算相对于所述当前时刻的三个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，且输入信号为单偏振信号时，计算若干项的加权值之和可采用如下公式：

$\mathrm{\Δ}1=\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\{\left(A_{m+k}{A}_{n+k}{\left(A_{m+n+k}\right)}^{*}\right)\×C(m,n,z=L)\};$

获取当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量，采用如下公式计算：

Δ_k＝ξ×Δ1；

其中，Δ_k表示第k时刻的微扰量；Δ₁表示第k时刻若干项的加权值之和；ξ表示第一预设值；

C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；其中，m和n为任意值或者m和n按照如下方式取值：取m和n，使得根据所述m和n获得的加权系数C(m，n，z＝L)的模大于等于第二预设值；z＝L表示传输链路长度L；

A_m+k、A_n+k分别表示第m+k时刻、第n+k时刻的脉冲的符号信息；(A_m+n+k)^*表示第m+n+k时刻的脉冲的符号信息的共轭。

(附记15)根据附记13所述的方法，其中，当输入信号为双偏振信号时，计算的每一项的加权值与本偏振态和正交偏振态有关。

(附记16)根据附记15所述的方法，其中，计算相对于所述当前时刻的三个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，采用如下公式计算若干项的加权值之和，其中，所述若干项的加权值之和包括水平偏振态和垂直偏振态的加权值之和，所述公式为：

${\mathrm{\Δ}}^H=\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\left\{\right[A_{m+k}^H{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}+A_{m+k}^H{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}]\×C(m,n,z=L)\};$

${\mathrm{\Δ}}^V=\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\left\{\right[A_{m+k}^V{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}+A_{m+k}^V{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}]\×C(m,n,z=L)\};$ 采用如下公式获取当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量，其中，所述微扰量包括水平偏振态和垂直偏振态的微扰量之和，所述公式为：

${\mathrm{\Δ}}_k^H=\mathrm{\ξ}\×{\mathrm{\Δ}}^H;$

${\mathrm{\Δ}}_k^V=\mathrm{\ξ}\×{\mathrm{\Δ}}^V;$

其中，

和

分别表示第k时刻水平偏振态和垂直偏振态的微扰量；Δ^H和Δ^V分别表示第k时刻若干项的水平偏振态和垂直偏振态的加权值之和；ξ表示第一预设值；

C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数，其中，m和n为任意值或者m和n按照如下方式取值：取m和n，使得根据所述m和n获得的加权系数C(m，n，z＝L)的模大于等于第二预设值；z＝L表示传输链路长度L；

和

分别表示水平偏振态和垂直偏振态上第m+k时刻的脉冲的符号信息；和

分别表示水平偏振态和垂直偏振态上第n+k时刻的脉冲的符号信息；和

分别表示水平偏振态和垂直偏振态上第m+n+k时刻的脉冲的符号信息的共轭。

(附记17)根据附记14或16所述的方法，其中，所述方法还包括：

通过仿真方式获取所述加权系数、或者通过实验方式获取所述加权系数；或者根据传输链路配置、以及不同时刻上相互作用的脉冲与当前时刻的脉冲的相对位置获取所述加权系数。

(附记18)根据附记17所述的方法，其中，当根据传输链路配置、以及不同时刻上相互作用的脉冲与当前时刻的脉冲的相对位置获取所述加权系数时，所述系数获取单元采用如下公式计算所述加权系数，所述公式为：

$C(m,n,z=L)$

$=j{\∫}_0^L\frac{\mathrm{\γ}\left(z\right)p\left(z\right)}{\sqrt{1+2\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2+3{(s\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}^2}}\exp \{-\frac{3\mathrm{mn}{T}^2}{{\mathrm{\τ}}^2(1+3\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}-\frac{{(m-n)}^2{T}^2}{{\mathrm{\τ}}^2[1+2\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2+3{(s\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}^2]}\}\mathrm{dz}$

其中，p(z)表示在传输链路上距发射端z处信号的功率，s(z)表示在传输链路上距发射端z处累计的净色散值，τ表示脉冲的半值宽度；T表示脉冲间隔；γ(z)表示在传输链路上距发射端z处的非线性系数；

或者，当忽略链路中的衰减，链路中无在线色散补偿模块，并且色散系数与非线性系数不随距离变化时，所述系数获取单元采用如下公式计算所述加权系数，所述公式为：

$C(m,n,z=L)=j\frac{\mathrm{\γ}{p}_0{\mathrm{\τ}}^2}{\sqrt{3}\left|{\mathrm{\β}}_2\right|}\mathrm{exp\; int}(-j\frac{\mathrm{mn}{T}^2}{{\mathrm{\β}}_{2}L})$

其中，γ表示非线性系数；p₀表示发射端信号的功率；β₂表示色散系数；exp int表示指数积分函数。

(附记19)根据附记13所述的方法，其中，所述脉冲信号的符号信息与调制格式有关，所述第一计算单元在计算所述每一项的相对于当前时刻的三个不同时刻上的符号信息之间的乘法时，通过逻辑运算获得；

或者，当所述调制格式为相位调制格式时，所述第一计算单元在计算所述信息符号与加权系数之间的乘积时，通过逻辑运算获得；

或者，当所述调制格式为相位调制格式时，相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲之间的相互作用通过加法实现。

(附记20)一种信号发射方法，所述方法包括：

获取输入的脉冲信号的符号信息序列；

根据相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和对当前时刻的脉冲的符号信息序列进行补偿，以获得补偿后的符号信息序列；其中，所述非线性补偿单元包括附记11至19的任意一项附记所述的非线性补偿方法；

根据获得的补偿后的符号信息序列进行脉冲成型，以获得每个脉冲的波形；

对所述波形调制后进行发射。

Claims (10)

1.一种非线性补偿装置，所述装置包括：

信息获取单元，用于获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

微扰量计算单元，用于计算若干项相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，以获得当前时刻非线性效应在一定长度的传输链路上产生的微扰量；

信息补偿单元，用于计算所述信息获取单元获取的所述符号信息序列与所述微扰量计算单元获得的微扰量之差，以获得所述当前时刻补偿后的符号信息序列，使所述发射端根据所述补偿后的符号信息序列发射信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述微扰量计算单元具体用于，计算相对于所述当前时刻的至少三个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述微扰量计算单元包括：

第一信息获取单元，用于获取所述若干项的每一项的相对于所述当前时刻的若干个不同时刻的脉冲的符号信息；

第一计算单元，用于利用每一项的相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲的符号信息、以及预先获得的每一项对应的加权系数计算每一项中相对于所述当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲的相互作用的加权值，并根据每一项的加权值计算所述若干项的加权值之和；

第二计算单元，用于计算所述第一计算单元获得的加权值之和与第一预设值的乘积，以获得当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量，所述第一预设值与信号功率和传输链路的非线性系数有关。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，当计算相对于所述当前时刻的三个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，且输入信号为单偏振信号时，所述第一计算单元计算若干项的加权值之和可采用如下公式：

$\mathrm{\Δ}1=\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\{\left(A_{m+k}{A}_{n+k}{\left(A_{m+n+k}\right)}^{*}\right)\×C(m,n,z=L)\};$

所述第二计算单元采用如下公式获取当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量，所述公式为：

Δ_k＝ξ×Δ1；

其中，Δ_k表示第k时刻的微扰量；Δ₁表示第k时刻若干项的加权值之和；ξ表示第一预设值；

C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；其中，m和n为任意值或者m和n按照如下方式取值：取m和n，使得根据所述m和n获得的加权系数C(m，n，z＝L)的模大于等于第二预设值；z＝L表示传输链路长度L；

A_m+k、A_n+k分别表示第m+k时刻、第n+k时刻的脉冲的符号信息；(A_m+n+k)^*表示第m+n+k时刻的脉冲的符号信息的共轭。

5.根据权利要求3所述的装置，其中，当输入信号为双偏振信号时，所述第一计算单元计算的每一项的加权值与输入信号的偏振态和正交偏振态有关。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，当计算相对于所述当前时刻的三个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和时，所述第一计算单元采用如下公式计算若干项的加权值之和，其中，所述若干项的加权值之和包括水平偏振态和垂直偏振态的加权值之和，所述公式为：

${\mathrm{\Δ}}^H=\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\left\{\right[A_{m+k}^H{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}+A_{m+k}^H{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}]\×C(m,n,z=L)\};$

${\mathrm{\Δ}}^V=\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\left\{\right[A_{m+k}^V{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}+A_{m+k}^V{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}]\×C(m,n,z=L)\};$

所述第二计算单元采用如下公式获取当前时刻非线性效应在经过一定长度的传输链路上产生的微扰量，其中，所述微扰量包括水平偏振态和垂直偏振态的微扰量，所述公式为：

${\mathrm{\Δ}}_k^H=\mathrm{\ξ}\×{\mathrm{\Δ}}^H;$

${\mathrm{\Δ}}_k^V=\mathrm{\ξ}\×{\mathrm{\Δ}}^V;$

其中，

和

分别表示第k时刻水平偏振态和垂直偏振态的微扰量；Δ^H和Δ^V分别表示第k时刻若干项的水平偏振态和垂直偏振态的加权值之和；ξ表示第一预设值；

C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数，其中，m和n为任意值或者m和n按照如下方式取值：取m和n，使得根据所述m和n获得的加权系数C(m，n，z＝L)的模大于等于第二预设值；z＝L表示传输链路长度L；

和

分别表示水平偏振态和垂直偏振态上第m+k时刻的脉冲的符号信息；

和

分别表示水平偏振态和垂直偏振态上第n+k时刻的脉冲的符号信息；

和

分别表示水平偏振态和垂直偏振态上第m+n+k时刻的脉冲的符号信息的共轭。

7.根据权利要求4或6所述的装置，其中，所述装置还包括：

系数获取单元，所述系数获取单元用于通过仿真方式获取所述加权系数、或者通过实验方式获取所述加权系数；或者根据传输链路配置、以及不同时刻上相互作用的脉冲与当前时刻的脉冲的相对位置获取所述加权系数。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，当所述系数获取单元根据传输链路配置、以及不同时刻上相互作用的脉冲与当前时刻的脉冲的相对位置获取所述加权系数时，所述系数获取单元采用如下公式计算所述加权系数，所述公式为：

$C(m,n,z=L)$

$=j{\∫}_0^L\frac{\mathrm{\γ}\left(z\right)p\left(z\right)}{\sqrt{1+2\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2+3{(s\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}^2}}\exp \{-\frac{3\mathrm{mn}{T}^2}{{\mathrm{\τ}}^2(1+3\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}-\frac{{(m-n)}^2{T}^2}{{\mathrm{\τ}}^2[1+2\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2+3{(s\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}^2]}\}\mathrm{dz}$

其中，p(z)表示在传输链路上距发射端z处信号的功率，s(z)表示在传输链路上距发射端z处累计的净色散值，τ表示脉冲的半值宽度；T表示脉冲间隔；γ(z)表示在传输链路上距发射端z处的非线性系数；

或者，当忽略链路中的衰减，链路中无在线色散补偿模块，并且色散系数与非线性系数不随距离变化时，所述系数获取单元采用如下公式计算所述加权系数，所述公式为：

$C(m,n,z=L)=j\frac{\mathrm{\γ}{p}_0{\mathrm{\τ}}^2}{\sqrt{3}\left|{\mathrm{\β}}_2\right|}\mathrm{exp\; int}(-j\frac{\mathrm{mn}{T}^2}{{\mathrm{\β}}_{2}L})$

其中，γ表示非线性系数；p₀表示发射端信号的功率；β₂表示色散系数；exp int表示指数积分函数。

9.根据权利要求3所述的装置，其中，所述脉冲信号的符号信息与调制格式有关，所述第一计算单元在计算所述每一项的相对于当前时刻的若干个不同时刻上的符号信息之间的乘法时，通过逻辑运算获得；

或者，当所述调制格式为相位调制格式时，所述第一计算单元在计算所述信息符号与加权系数之间的乘积时，通过逻辑运算获得；

或者，当所述调制格式为相位调制格式时，相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲之间的相互作用通过加法实现。

10.一种发射机，所述发射机包括：

信息序列获取单元，用于获取输入脉冲信号的符号信息序列；

非线性补偿单元，用于根据若干项相对于当前时刻的若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和对所述信息序列获取单元获取的当前时刻脉冲的符号信息序列进行补偿，以获得当前时刻补偿后的符号信息序列；其中，所述非线性补偿单元包括权利要求1至9的任意一项权利要求所述的非线性补偿装置；

脉冲成型单元，用于根据所述非线性补偿单元获得的补偿后的符号信息序列进行脉冲成型，以获得每个脉冲的波形；

信号发射单元，用于接收所述脉冲成型单元发送的每个脉冲的波形，并对所述波形调制后进行发射。

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