CN102725977B - 一种光信号补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种光信号补偿装置，其中，光信号补偿装置中的非线性补偿模块中采用新的非线性补偿算法对光信号进行非线性补偿，在进行非线性补偿的过程中，不再需要通过查找表进行查找运算。本发明实施例提供的技术方案可有效提高非线性补偿的处理速度，进而从整体上降低了光信号补偿系统的处理时延。

Description

一种光信号补偿装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种光信号补偿装置。
背景技术
典型的光通信系统包括一对由光波导（如光纤）连接起来的网络节点。光信号通过光传输链路在每对节点之间传输。网络节点之间的光传输链路通常由多个光模块连接构成，多段的光纤跨段通过光放大器连接起来。如图1所示一个典型的波分复用传输系统。光信号发射机1011～101M生成M个不同波长的传输信号，通过波分复用器102合并成一路光信号，通过光纤链路传输。传输链路包括N段光纤跨段1031～103N通过1041～104N的光放大器连接起来，其中，D1～DN为每个光纤跨段引入的色散量。在接收端，波分复用信号首先通过105的解复用器，将不同波长的信号分离，然后各自通过接收机1061～106M接收，恢复出原始信息。
光信号在通过传输链路传输过程中，引入了色散、偏振模色散、偏振相关损耗、光线非线性和放大器噪声等损伤，使得性能劣化。在现在光通信网络中，通常希望提高传输信号的入纤功率，使得接收端接收到的信号功率足够大，以保证经过传输链路后接收端有足够大的信噪比，能保证接收端误码率低于一定门限，使得信号能被有效传输。但是，由于光纤传输的非线性特性，提高入纤功率，会使得传输中的非线性效应加强，因此，提高入纤功率，并不是总能提高传输性能，若入纤功率大于最佳入纤功率（在最佳入纤功率下，系统性能最优），则提高入纤功率反而会使系统性能下降，因此，现有技术中通常是通过补偿光纤非线性来扩大可能的传输距离，提高系统的性能。
图2-a为单偏振系统中在接收端采用数字信号处理的方式进行对光信号进行补偿的结构示意图。接收光信号201和本地激光器202产生的本地光载波信号输入相干接收机前端203，相干接收机前端203将接收的光信号转化成同相和正交（即I/Q）两路基带电信号，经204的模数转化器A/D输出采样的数字信号，数字信号输入补偿模块205，完成色散补偿和非线性补偿。其中，色散和非线性补偿采用N级补偿模块串行完成，每级分别包含串行连接的一个色散补偿模块205ia和一个非线性补偿模块205ib（i为1至N中的任一值），补偿后信号输入自适应均衡模块206，补偿残余的系统损伤并跟踪系统变化。自适应均衡模块206的输出信号输入相位恢复模块207，补偿激光器频差线宽引入的相位噪声，然后通过判决模块208进行判决，恢复原始比特序列。图2-b是第i级信号补偿的具体实现。色散补偿模块205ia采用频域实现，即，输入信号A首先经过快速傅利叶变换（FFT，Fast Fourier Transformation）转化成频域信号后乘以第i级的频域色散补偿函数HCD-i，再通过快速傅利叶逆变换（IFFT，InverseFast Fourier Transformation）将频域信号转化为时域信号B，送到非线性补偿模块205ib完成如图所示的非线性补偿。其中，补偿的色散量是传输链路中第N-i+1个光纤跨段引入的色散量，即在模块2051～205N中，色散补偿模块2051a～205Na补偿的色散量分别是图1中的DN～D1中引入的色散量。
由非线性补偿模块205ib可看出，上述方案中采用公式B*exp（-jγ|B|2）进行非线性补偿，由于B是基于变化的接收数据流得到，因此，上述方案预先计算出与B相关的正弦函数查找表和余弦函数查找表，如不同B对应的cosγ|B|2和sinγ|B|2的值，以便在进行非线性补偿时通过查表计算出B*exp（-jγ|B|2）的结果，而在进行非线性补偿时，由于上述方案需要进行查表计算，处理时延将长。
发明内容
本发明实施例提供了一种光信号补偿装置，用于降低光信号补偿系统的处理时延。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
一种光信号补偿装置，应用于单偏振系统，包括：
并行连接的一个线性补偿模块和N个非线性补偿模块；
上述线性补偿模块用于根据第一补偿色散值对输入信号进行色散补偿，上述第一补偿色散值等于光纤传输链路中累计引入的所有色散量；
上述非线性补偿模块，包括第一色散补偿单元、模方处理单元、乘法处理单元和第二色散补偿单元；
上述第一色散补偿单元用于根据第二补偿色散值对输入信号进行色散补偿；
上述模方处理单元用于对上述第一色散补偿单元的输出信号取模后求平方，得到模方值；
上述乘法处理单元用于计算上述第一色散补偿单元的输出信号、上述模方值，以及预置的虚数常数三者的乘积，得到非线性补偿输出信号；
上述第二色散补偿单元用于根据第三补偿色散值对上述非线性补偿输出信号进行色散补偿，将色散补偿后的信号作为上述非线性补偿模块的输出信号，其中，上述第二补偿色散值和上述第三补偿色散值的和等于上述第一补偿色散值；
上述光信号补偿装置还包括求和模块，上述求和模块连接上述线性补偿模块的输出端和N个上述非线性补偿模块的输出端，用于对上述线性补偿模块以及N个上述非线性补偿模块的输出信号进行求和。
一种光信号补偿装置，应用于偏振复用系统，包括：
并行连接的一个线性补偿模块和N个非线性补偿模块；
上述线性补偿模块用于根据第一补偿色散值分别对两路输入信号进行色散补偿，上述第一补偿色散值等于光纤传输链路中累计引入的所有色散量；
上述非线性补偿模块包括：第一色散补偿单元、模方处理单元、运算单元和第二色散补偿单元；
上述第一色散补偿单元用于根据第二补偿色散值分别对上述两路输入信号进行色散补偿；
上述模方处理单元用于对上述第一色散补偿单元的第一路输出信号取模后求平方，得到第一模方值；用于对上述第一色散补偿单元的第二路输出信号取模后求平方，得到第二模方值；
上述运算单元用于将上述第一模方值和上述第二模方值的和，与上述第一色散补偿单元的第一路输出信号以及预置的虚数常数三者相乘，得到第一路非线性补偿输出信号；用于将上述第一模方值和上述第二模方值的和，与上述第一色散补偿单元的第二路输出信号以及上述预置的虚数常数三者相乘，得到第二路非线性补偿输出信号；
上述第二色散补偿单元用于根据第三补偿色散值分别对上述第一路非线性补偿输出信号和上述第二路非线性补偿输出信号进行色散补偿，将色散补偿后的两路信号分别作为上述非线性补偿模块的第一路输出信号和第二路输出信号，其中，上述第二补偿色散值和上述第三补偿色散值的和等于上述第一补偿色散值；
上述光信号补偿装置还包括：第一求和模块和第二求和模块；
上述第一求和模块分别与上述线性补偿模块的第一路信号输出端和N个上述非线性补偿模块的第一路信号输出端连接，用于对上述线性补偿模块以及N个上述非线性补偿模块的第一路输出信号进行求和；
上述第二求和模块分别与上述线性补偿模块的第二路信号输出端和N个上述非线性补偿模块的第二路信号输出端连接，用于对上述线性补偿模块以及N个上述非线性补偿模块的第二路输出信号进行求和。
一种光信号补偿装置，应用于单偏振系统，包括：
N个串行连接的补偿模块；
与第一个补偿模块的输入端连接的FFT变换模块，上述FFT变换模块用于对上述第一个补偿模块的输入信号进行快速傅里叶变换FFT；
与第N个补偿模块的输出端连接的IFFT变换模块，上述IFFT变换模块用于对上述第N个补偿模块的输出信号进行快速傅里叶逆变换IFFT；
其中，上述补偿模块包含一个线性补偿模块、一个非线性补偿模块和一个求和模块；
上述线性补偿模块用于对输入信号进行色散补偿；
上述非线性补偿模块包括：IFFT变换子单元、模方处理单元、乘法处理单元和FFT变换子单元；
上述IFFT变换子单元用于对上述线性补偿模块的输出信号进行IFFT变换；
上述模方处理单元用于对上述IFFT变换子单元的输出信号取模后求平方，得到模方值；
上述乘法处理单元用于计算上述IFFT变换子单元的输出信号、上述模方值，以及预置的虚数常数三者的乘积；
上述FFT变换子单元用于对上述乘法处理单元输出的信号进行FFT变换；
其中，上述求和模块用于对上述线性补偿模块和上述FFT变换子单元的输出信号进行求和。
一种光信号补偿装置，应用于偏振复用系统，包括：
N个串行连接的补偿模块；
与第一个补偿模块的输入端连接的第一FFT变换模块，上述第一FFT变换模块用于对上述第一个补偿模块的第一路输入信号进行快速傅里叶变换FFT；
与第一个补偿模块的输入端连接的第二FFT变换模块，上述第二FFT变换模块用于对上述第一个补偿模块的第二路输入信号进行FFT变换；
与第N个补偿模块的输出端连接的第一IFFT变换模块，上述第一IFFT变换模块用于对上述第N个补偿模块的第一路输出信号进行快速傅里叶逆变换IFFT；
与第N个补偿模块的输出端连接的第二IFFT变换模块，上述第二IFFT变换模块用于对上述第N个补偿模块的第二路输出信号进行IFFT变换；
其中，上述补偿模块包含：
线性补偿模块，用于分别对两路输入信号进行色散补偿；
非线性补偿模块，包括：第一IFFT变换子单元、第二IFFT变换子单元、模方处理单元、运算单元、第一FFT变换子单元和第二FFT变换子单元；
上述第一IFFT变换子单元用于对上述线性补偿模块的第一路输出信号进行IFFT变换；
上述第二IFFT变换子单元用于对上述线性补偿模块的第二路输出信号进行IFFT变换；
上述模方处理单元用于对上述第一IFFT变换子单元的输出信号取模后求平方，得到第一模方值；用于对上述第二IFFT变换子单元的输出信号取模后求平方，得到第二模方值；
上述运算单元用于将上述第一模方值和上述第二模方值的和，与上述第一IFFT变换子单元的输出信号以及预置的虚数常数三者相乘，得到第一路非线性补偿输出信号；用于将上述第一模方值和上述第二模方值的和，与上述第二IFFT变换子单元的输出信号以及上述预置的虚数常数三者相乘，得到第二路非线性补偿输出信号；
上述第一FFT变换子单元用于对上述第一路非线性补偿输出信号进行FFT变换；
上述第二FFT变换子单元用于对上述第二路非线性补偿输出信号进行FFT变换；
上述补偿模块还包含：第一求和模块和第二求和模块：
上述第一求和模块用于对上述线性补偿模块的第一路输出信号和上述第一FFT变换子单元的输出信号进行求和；
上述第二求和模块用于对上述线性补偿模块的第二路输出信号和上述第二FFT变换子单元的输出信号进行求和。
一种光信号补偿装置，应用于单偏振系统，包括：
N个串行连接的补偿模块；
其中，上述补偿模块包含一个线性补偿模块、一个非线性补偿模块和一个求和模块；
上述线性补偿模块用于对输入信号进行色散补偿；
上述非线性补偿模块包括：模方处理单元和乘法处理单元；
上述模方处理单元用于对上述线性补偿模块的输出信号取模后求平方，得到模方值；
上述乘法处理单元用于计算上述线性补偿模块的输出信号、上述模方值，以及预置的虚数常数三者的乘积，将计算结果作为上述非线性补偿模块的输出信号；
其中，上述求和模块用于对上述线性补偿模块和上述非线性补偿模块的输出信号进行求和。
一种光信号补偿装置，应用于偏振复用系统，包括：
N个串行连接的补偿模块；
其中，上述补偿模块包含：
线性补偿模块，用于分别对两路输入信号进行色散补偿；
非线性补偿模块，包括：模方处理单元和运算单元；
上述模方处理单元用于对上述线性补偿模块的第一路输出信号取模后求平方，得到第一模方值；用于对上述线性补偿模块的第二路输出信号取模后求平方，得到第二模方值；
上述运算单元用于将上述第一模方值和上述第二模方值的和，与上述线性补偿模块的第一路输出信号以及预置的虚数常数三者相乘，得到上述非线性补偿模块的第一路非线性补偿输出信号；用于将上述第一模方值和上述第二模方值的和，与上述线性补偿模块的第二路输出信号以及上述预置的虚数常数三者相乘，得到上述非线性补偿模块的第二路非线性补偿输出信号；
上述补偿模块还包含：第一求和模块和第二求和模块：
上述第一求和模块用于对上述线性补偿模块的第一路输出信号和上述非线性补偿模块的的第一路非线性补偿输出信号进行求和；
上述第二求和模块用于对上述线性补偿模块的第二路输出信号和上述非线性补偿模块的的第二路非线性补偿输出信号进行求和。
由上可见，本发明实施例中，基于光信号补偿装置的结构在非线性补偿模块中采用新的非线性补偿算法对光信号进行非线性补偿，在进行非线性补偿的过程中，不需要通过查找表进行查找运算，提高了非线性补偿的处理速度，进而从整体上降低了光信号补偿系统的处理时延。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种典型的波分复用传输系统示意图；
图2-a为现有技术中在接收端采用数字信号处理的方式进行对光信号进行补偿的结构示意图；
图2-b为图2-a中第i级信号补偿的具体实现结构示意图；
图3-a为本发明实施例提供的光信号补偿装置一个实施例结构示意图；
图3-b为本发明实施例提供的非线性补偿模块一个实施例结构示意图；
图4-a为本发明实施例提供的线性补偿模块的具体实现一个实施例结构示意图；
图4-b为本发明实施例提供的非线性补偿模块的具体实现一个实施例结构示意图；
图5为本发明实施例提供的光信号补偿装置另一个实施例结构示意图；
图6-a为本发明实施例提供的光信号补偿装置再一个实施例结构示意图；
图6-b为本发明实施例提供的线性补偿模块的具体实现另一个实施例结构示意图；
图6-c为本发明实施例提供的非线性补偿模块的具体实现另一个实施例结构示意图；
图7为本发明实施例提供的光信号补偿装置再一个实施例结构示意图；
图8-a为本发明实施例提供的光信号补偿装置再一个实施例结构示意图；
图8-b为本发明实施例提供的非线性补偿模块另一个实施例结构示意图；
图9-a为本发明实施例提供的线性补偿模块的具体实现再一个实施例结构示意图；
图9-b为本发明实施例提供的非线性补偿模块的具体实现再一个实施例结构示意图；
图10为本发明实施例提供的光信号补偿装置再一个实施例结构示意图；
图11-a为本发明实施例提供的光信号补偿装置再一个实施例结构示意图；
图11-b为本发明实施例提供的线性补偿模块的具体实现再一个实施例结构示意图；
图11-c为本发明实施例提供的非线性补偿模块的具体实现再一个实施例结构示意图；
图12为本发明实施例提供的光信号补偿装置再一个实施例结构示意图；
图13为本发明实施例提供的光信号补偿装置再一个实施例结构示意图；
图14-a为本发明实施例提供的补偿模块一个实施例结构示意图；
图14-b为本发明实施例提供的非线性补偿模块再一个实施例结构示意图；
图15为本发明实施例提供的补偿模块的具体实现一个实施例结构示意图；
图16为本发明实施例提供的补偿模块的具体实现另一个实施例结构示意图；
图17为本发明实施例提供的光信号补偿装置再一个实施例结构示意图；
图18-a为本发明实施例提供的补偿模块另一个实施例结构示意图；
图18-b为本发明实施例提供的非线性补偿模块再一个实施例结构示意图；
图19为本发明实施例提供的补偿模块的具体实现再一个实施例结构示意图；
图20为本发明实施例提供的补偿模块的具体实现再一个实施例结构示意图；
图21为本发明实施例提供的光信号补偿装置再一个实施例结构示意图；
图22-a为本发明实施例提供的补偿模块再一个实施例结构示意图；
图22-b为本发明实施例提供的非线性补偿模块再一个实施例结构示意图；
图23为本发明实施例提供的补偿模块的具体实现再一个实施例结构示意图；
图24为本发明实施例提供的补偿模块的再一个实施例结构示意图；
图25为本发明实施例提供的光信号补偿装置再一个实施例结构示意图；
图26-a为本发明实施例提供的补偿模块再一个实施例结构示意图；
图26-b为本发明实施例提供的非线性补偿模块再一个实施例结构示意图；
图27为本发明实施例提供的补偿模块的具体实现再一个实施例结构示意图；
图28为本发明实施例提供的补偿模块的再一个实施例结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种光信号补偿装置。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面对本发明实施例中一种光信号补偿装置进行描述，如图3-a所示，本发明实施例中的光信号补偿装置300包括：
并行连接的一个线性补偿模块301、N个非线性补偿模块302-1～302-N，以及求和模块303。
本发明实施例中的光信号补偿装置300应用于单偏振系统中，在单偏振系统中，光纤传输链路上只传送一个偏振态信号。本发明实施例中的线性补偿模块301和非线性补偿模块302-1～302-N采用并行结构，相互独立。
在本发明实施例中，线性补偿模块301用于根据第一补偿色散值对输入信号进行色散补偿，其中，上述第一补偿色散值等于光纤传输链路中累计引入的所有色散量，以补偿整个光纤传输链路的色散，该第一补偿色散值可以为预置值，也可以是系统在对光纤传输链路进行检测后确定的值。
在本发明实施例中，如图3-b所示，每个非线性补偿模块包括：
第一色散补偿单元3021，用于根据第二补偿色散值对输入信号进行色散补偿；
模方处理单元3022，用于对第一色散补偿单元3021的输出信号取模后求平方，得到模方值；
乘法处理单元3023，用于计算第一色散补偿单元3021的输出信号、模方处理单元3022输出的模方值，以及预置的虚数常数三者的乘积，得到非线性补偿输出信号；
第二色散补偿单元3024，用于根据第三补偿色散值对乘法处理单元3023输出的非线性补偿输出信号进行色散补偿，将其色散补偿后的信号作为其所在非线性补偿模块的输出信号。
在本发明实施例中，上述第二补偿色散值和上述第三补偿色散值的和等于上述第一补偿色散值，即上述第二补偿色散值和上述第二补偿色散值的和等于光纤传输链路中累计引入的所有色散量，上述第二补偿色散值和上述第二补偿色散值均可为预置值。
求和模块303连接线性补偿模块301、非线性补偿模块302-1～302-N的输出端，用于对线性补偿模块301以及非线性补偿模块302-1～302-N的输出信号进行求和。
本发明实施例中光信号补偿装置300包含的非线性补偿模块的个数，即N的取值可以等于光纤传输链路中的光纤跨段总数，当然，N也可以为其它取值，此处不作限定。
在本发明实施例中，线性补偿模块301的具体实现可如图4-a所示，线性补偿模块301首先通过FFT变换将输入信号A转化为频域信号，将频域信号乘以频域色散补偿函数HCD，之后通过IFFT将频域信号转化为时域信号输出，其中，HCD的表达式为：exp(-jDλ2ω2/(4πc))，式中D表示待补偿色散值，其取值为上述第一补偿色散值，λ表示光波长，ω表示频率，c表示光速。非线性补偿模块302-i的第一色散补偿单元、模方处理单元、乘法处理单元以及第二色散补偿单元的具体实现分别如图4-b中的401～404所示，输入信号A通过第一色散补偿单元401进行色散补偿，得到输出信号B，通过模方处理单元402和乘法处理单元403完成非线性操作得到-jγB|B|2，然后通过第二色散补偿单元404补偿残余的色散，其中，上述-jγ为预置的虚数常数，HCD-i-pre和HCD-i-post的表达式分别为：exp(-jDi-preλ2ω2/(4πc))和exp(-jDi-postλ2ω2/(4πc))，Di-pre和Di-post分别为上述第二补偿色散值和第三补偿色散值。在实际应用中，对于第i个非线性补偿模块，如图1所示，假设D等于（D1+D2+……+DN），则可令Di-pre等于（D-Di），通过HCD-i-pre补偿（D-Di）的色散，令Di-post等于Di，通过HCD-i-post补偿残余的Di的色散。
在本发明实施例的一种应用场景中，通过采用不同的采样率分别对线性补偿部分和非线性补偿部分进行采样处理，以降低实现复杂度。如图5所示，在线性补偿模块501进行色散补偿之前，按第一倍数值p降低原始采样率对线性补偿模块501的输入信号进行采样，将采样得到的信号作为线性补偿模块501的输入信号进行处理。求和模块503在进行求和之前，通过p倍上采恢复到原始采样率对线性补偿模块501的输出信号进行采样，将采样的信号作为线性补偿模块501的输出信号进行求和；在非线性补偿模块502-1～502-N的第一色散补偿单元进行色散补偿之前，按第二倍数值q降低原始采样率对第一色散补偿单元的输入信号进行采样，将采样得到的信号作为第一色散补偿单元的输入信号进行处理，求和模块503首先将非线性补偿模块502-1～502-N的输出信号进行累加，通过q倍上采恢复到原始采样率对累加得到的信号进行采样，再将采样得到的信号与线性补偿模块501的输出信号进行求和，当然，在本发明实施例中，也可只对线性补偿支路进行上采和下采，或者，只对N个非线性补偿支路进行上采和下采，此处不作限定。
由于本发明实施例中的线性补偿模块和非线性补偿模块并行连接，因此，可在光信号补偿装置的线性补偿模块和非线性补偿模块的输入端和输出端设置共用的FFT变换模块和IFFT变换模块，以节省系统资源消耗，如图6-a所示为包含共用的FFT变换模块和IFFT变换模块的光信号补偿装置600，FFT变换模块601连接线性补偿模块602和非线性补偿模块603-1～603-N的输入端，IFFT变换模块605连接求和模块604的输出端。本应用场景中线性补偿模块602的具体实现如图6-b所示，非线性补偿模块603-i的具体实现如图6-c所示，输入信号A通过第一色散补偿单元6031进行色散补偿，得到输出信号B，通过模方处理单元6032和乘法处理单元6033完成非线性操作得到-jγB|B|2，然后通过第二色散补偿单元6034补偿残余的色散后输出。在本应用场景中也可通过采用不同的采样率分别对线性补偿部分和非线性补偿部分进行采样处理，如图7所示的光信号补偿装置700，FFT变换模块701将FFT变换后的信号输入线性补偿模块702，线性补偿模块702在进行色散补偿之前，按第一倍数值p降低原始采样率对线性补偿模块702的输入信号进行采样，将采样得到的信号作为线性补偿模块702的输入信号进行处理，求和模块704在进行求和之前，通过p倍上采恢复到原始采样率对线性补偿模块702的输出信号进行采样，将采样的信号作为线性补偿模块702的输出信号进行求和；在非线性补偿模块703-1～703-N的第一色散补偿单元进行色散补偿之前，按第二倍数值q降低原始采样率对第一色散补偿单元的输入信号进行采样，将采样得到的信号作为第一色散补偿单元的输入信号进行处理，求和模块704首先将非线性补偿模块703-1～703-N的输出信号进行累加，通过q倍上采恢复到原始采样率对累加得到的信号进行采样，再将采样得到的信号与线性补偿模块702的输出信号进行求和，求和得到的信号经过IFFT变换模块705变换后输出。在本发明实施例中各补偿支路的下采可通过频域置零的方式实现，举例说明，假设FFT变换模块采用L分块，若线性补偿模块或非线性补偿模块以m倍下采来降低原始采样率，则可将FFT变换模块输出的频域信号边带上的L*（m-1）/m的频点丢弃，在求和模块进行求和之前，通过频域补零的方式恢复到原始采样率实现m倍上采，即，在频域输出信号（即线性补偿模块的输出信号或非线性补偿模块的输出信号）的边带上补上L*（m-1）/m个零。当然，在本发明实施例中，也可只对线性补偿支路进行上采和下采，或者，只对N个非线性补偿支路进行上采和下采，此处不作限定。
由上可见，本发明实施例中，基于光信号补偿装置的结构在非线性补偿模块中采用新的非线性补偿算法对光信号进行非线性补偿，一方面，在进行非线性补偿的过程中，不需要通过查找表进行查找运算，提高了非线性补偿的处理速度，进而从整体上降低了光信号补偿系统的处理时延，另一方面，本发明实施例中的光信号补偿装置的线性补偿模块和非线性补偿模块并行连接，实现了对信号的并行处理，可进一步降低光信号补偿系统的处理时延，进一步，本发明实施例由于将线性补偿和非线性补偿分离，因此可在非线性补偿部分采用较低的处理速度，从而可以在保证补偿性能的前提下降低复杂度。
下面对本发明实施例中应用于偏振复用系统的光信号补偿装置进行描述，如图8-a所示，本发明实施例中的光信号补偿装置800包括：
并行连接的一个线性补偿模块801、N个非线性补偿模块802-1～802-N，第一求和模块803和第二求和模块804。
本发明实施例中的光信号补偿装置800应用于偏振复用系统中，在偏振复用系统中，光纤传输链路上传送两路独立信号，两路传输信号采用空间正交的方式传输。本发明实施例中的线性补偿模块801和非线性补偿模块802-1～802-N采用并行结构，相互独立。
在本发明实施例中，线性补偿模块801用于根据第一补偿色散值分别对两路输入信号进行色散补偿，其中，上述第一补偿色散值等于光纤传输链路中累计引入的所有色散量，以补偿整个光纤传输链路的色散，该第一补偿色散值可以为预置值，也可以是系统在对光纤传输链路进行检测后确定的值。
在本发明实施例中，如图8-b所示，每个非线性补偿模块包括：
第一色散补偿单元8021，用于根据第二补偿色散值分别对两路输入信号进行色散补偿；
模方处理单元8022，用于对第一色散补偿单元8021的第一路输出信号取模后求平方，得到第一模方值；用于对第一色散补偿单元8021的第二路输出信号取模后求平方，得到第二模方值；
运算单元8023，用于将上述第一模方值和第二模方值的和，与第一色散补偿单元8021的第一路输出信号以及预置的虚数常数三者相乘，得到第一路非线性补偿输出信号；用于将上述第一模方值和第二模方值的和，与第一色散补偿单元8021的第二路输出信号以及预置的虚数常数三者相乘，得到第二路非线性补偿输出信号；
第二色散补偿单元8024，用于根据第三补偿色散值分别对运算单元8023输出的第一路非线性补偿输出信号和第二路非线性输出信号补偿进行色散补偿，将其色散补偿后的两路信号分别作为其所在非线性补偿模块的第一路输出信号和第二路输出信号。
在本发明实施例中，上述第二补偿色散值和上述第三补偿色散值的和等于上述第一补偿色散值，即上述第二补偿色散值和上述第二补偿色散值的和等于光纤传输链路中累计引入的所有色散量，上述第二补偿色散值和上述第二补偿色散值均可为预置值。
第一求和模块803连接线性补偿模块801、非线性补偿模块802-1～802-N的第一路信号输出端连接，用于对线性补偿模块801以及非线性补偿模块802-1～802-N的第一路输出信号进行求和；
第二求和模块804连接线性补偿模块801和非线性补偿模块802-1～802-N的第二路信号输出端，用于将线性补偿模块801以及非线性补偿模块802-1～802-N的第二路输出信号进行求和。
本发明实施例中光信号补偿装置800包含的非线性补偿模块的个数，即N的取值可以等于光纤传输链路中的光纤跨段总数，当然，N也可以为其它取值，此处不作限定。
在本发明实施例中，线性补偿模块801的具体实现可如图9-a所示，线性补偿模块801首先通过FFT变换分别将输入信号Ax和Ay转化为两路频域信号，将两路频域信号分别乘以频域色散补偿函数HCD，之后通过IFFT变换将两路频域信号转化为两路时域信号输出，其中，HCD的表达式为：exp(-jDλ2ω2/(4πc))，式中D表示待补偿色散值，其取值为上述第一补偿色散值，λ表示光波长，ω表示频率，c表示光速。非线性补偿模块802-i的第一色散补偿单元、模方处理单元、运算单元以及第二色散补偿单元的具体实现分别如图9-b中的901～904所示，第一色散补偿单元901分别对两路输入信号Ax和Ay进行色散补偿，得到两路输出信号Bx和By，通过模方处理单元902和运算单元903完成非线性操作得到-jγBx(|Bx|2+|By|2)和-jγBy(|Bx|2+|By|2)，然后通过第二色散补偿单元904补偿残余的色散，其中，上述-jγ为预置的虚数常数，HCD-i-pre和HCD-i-post的表达式分别为：exp(-jDi-preλ2ω2/(4πc))和exp(-jDi-postλ2ω2/(4πc))，Di-pre和Di-post分别为上述第二补偿色散值和第三补偿色散值。在实际应用中，对于第i个非线性补偿模块，如图1所示，假设D等于（D1+D2+……+DN），则可令Di-pre等于（D-Di），通过HCD-i-pre补偿（D-Di）的色散，令Di-post等于Di，通过HCD-i-post补偿残余的Di的色散。
在本发明实施例的一种应用场景中，通过采用不同的采样率分别对线性补偿部分和非线性补偿部分进行采样处理，以降低实现复杂度。如图10所示，在线性补偿模块1001在分别对两路输入信号进行色散补偿之前，按第一倍数值p降低原始采样率对线性补偿模块1001的两路输入信号进行采样，将采样得到的两路信号作为线性补偿模块1001的两路输入信号进行处理。第一求和模块1003和第二求和模块1004在进行求和之前，通过p倍上采恢复到原始采样率分别对线性补偿模块1001的输出信号进行采样，将采样的信号作为线性补偿模块1001的输出信号进行求和；在非线性补偿模块1002-1～1002-N的第一色散补偿单元进行色散补偿之前，按第二倍数值q降低原始采样率分别对第一色散补偿单元的两路输入信号进行采样，将采样得到的两路信号作为第一色散补偿单元的两路输入信号进行处理，第一求和模块1003和第二求和模块1004分别对非线性补偿模块1002-1～1002-N的输出信号进行累加，通过q倍上采恢复到原始采样率对累加得到的信号进行采样，再将采样得到的信号与线性补偿模块1001的输出信号进行求和，当然，在本发明实施例中，也可只对线性补偿支路进行上采和下采，或者，只对N个非线性补偿支路进行上采和下采，此处不作限定。
由于本发明实施例中的线性补偿模块和非线性补偿模块并行连接，因此，可在光信号补偿装置的线性补偿模块和非线性补偿模块的输入端和输出端设置共用的FFT变换模块和IFFT变换模块，以节省系统资源消耗，如图11-a所示为包含共用的第一FFT变换模块、第二FFT变换模块、第一IFFT变换模块和第二IFFT变换模块的光信号补偿装置1100，第一FFT变换模块1101和第二FFT变换模块1102连接线性补偿模块1103和非线性补偿模块1104-1～1104-N的输入端，用于对线性补偿模块1103和非线性补偿模块1104-1～1104-2的第一色散补偿单元的第一路输入信号和第二路输入信号进行FFT变换，第一IFFT变换模块1107连接第一求和模块1105的输出端，第二IFFT变换模块1108连接第二求和模块1106的输出端。本应用场景中线性补偿模块1103的具体实现如图11-b所示，非线性补偿模块1104-i的具体实现如图11-c所示。在本应用场景中也可通过采用不同的采样率分别对线性补偿部分和非线性补偿部分进行采样处理，如图12所示的光信号补偿装置1200，第一FFT变换模块1201和第二FFT变换模块1202将FFT变换后的信号输入线性补偿模块1203，线性补偿模块1203在进行色散补偿之前，按第一倍数值p降低原始采样率对输入信号进行采样，将采样得到的信号作为线性补偿模块1203的输入信号进行处理，第一求和模块1205和第二求和模块1206在进行求和之前，通过p倍上采恢复到原始采样率对线性补偿模块1203的输出信号进行采样，将采样的信号作为线性补偿模块1203的输出信号进行求和；在非线性补偿模块1204-1～1204-N的第一色散补偿单元进行色散补偿之前，按第二倍数值q降低原始采样率对第一色散补偿单元的输入信号进行采样，将采样得到的信号作为第一色散补偿单元的输入信号进行处理，第一求和模块1205首先将非线性补偿模块1204-1～1204-N的第一路输出信号进行累加，通过q倍上采恢复到原始采样率对累加得到的信号进行采样，再将采样得到的信号与线性补偿模块1203的第一路输出信号进行求和，求和得到的信号经过第一IFFT变换模块1207变换后输出，第二求和模块1206首先将非线性补偿模块1204-1～1204-N的第二路输出信号进行累加，通过q倍上采恢复到原始采样率对累加得到的信号进行采样，再将采样得到的信号与线性补偿模块1203的第二路输出信号进行求和，求和得到的信号经过第二IFFT变换模块1208变换后输出。在本发明实施例中各补偿支路的下采可通过频域置零的方式实现，举例说明，假设第一FFT变换模块和第二FFT变换模块采用L分块，若线性补偿模块或非线性补偿模块以m倍下采来降低原始采样率，则可将第一FFT变换模块和第二FFT变换模块输出的频域信号边带上的L*（m-1）/m的频点丢弃，在第一求和模块与第二求和模块进行求和之前，通过频域补零的方式恢复到原始采样率实现m倍上采，即，在频域输出信号（即线性补偿模块的输出信号或非线性补偿模块的输出信号）的边带上补上L*（m-1）/m个零。当然，在本发明实施例中，也可只对线性补偿支路进行上采和下采，或者，只对N个非线性补偿支路进行上采和下采，此处不作限定。
由上可见，本发明实施例中，基于光信号补偿装置的结构在非线性补偿模块中采用新的非线性补偿算法对光信号进行非线性补偿，一方面，在进行非线性补偿的过程中，不需要通过查找表进行查找运算，提高了非线性补偿的处理速度，进而从整体上降低了光信号补偿系统的处理时延，另一方面，本发明实施例中的光信号补偿装置的线性补偿模块和非线性补偿模块并行连接，实现了对信号的并行处理，可进一步降低光信号补偿系统的处理时延，进一步，本发明实施例由于将线性补偿和非线性补偿分离，因此可在非线性补偿部分采用较低的处理速度，从而可以在保证补偿性能的前提下降低复杂度。
下面对本发明实施例中一种光信号补偿装置进行描述，如图13所示，本发明实施例中的光信号补偿装置1300包括：
N个串行连接的补偿模块1301-1～1301-N；
FFT变换模块1302，与补偿模块1301-1的输入端连接，用于对补偿模块1301-1的输入信号进行FFT变换；
IFFT变换模块1303，与补偿模块1301-N的输出端连接，用于对补偿模块1301-N的输出信号进行IFFT变换。
在本发明实施例中，如图14-a所示，每个补偿模块包含线性补偿模块1401、非线性补偿模块1402和求和模块1403；
线性补偿模块1401用于对输入信号进行色散补偿；
如图14-b所示，非线性补偿模块1402包括：
IFFT变换子单元14021，用于对线性补偿模块1401的输出信号进行IFFT变换；
模方处理单元14022，用于对IFFT变换子单元14021的输出信号取模后求平方，得到模方值；
乘法处理单元14023，用于计算IFFT变换子单元14021的输出信号、模方处理单元14022输出的模方值，以及预置的虚数常数三者的乘积；
FFT变换子单元14024，用于对乘法处理单元14023输出的信号进行FFT变换；
求和模块1403用于对线性补偿模块1401和FFT变换子单元14024的输出信号进行求和。
在实际应用中，可通过对每个补偿模块预设不同的补偿色散值来实现对光纤传输链路的不同光纤跨段引入的色散进行补偿，当然，每个补偿模块的补偿色散值也可由系统对光纤传输链路进行检测来确定，此处不作限定。本发明实施例中光信号补偿装置包含的补偿模块的个数，即N的取值可以等于光纤传输链路中的光纤跨段总数，当然，N也可以为其它取值，此处不作限定。
第i级的补偿模块1301-i的具体实现可如图15所示，线性补偿模块1501将输入信号乘以频域色散补偿函数HCD-i-p后输出到非线性补偿模块1502，非线性补偿模块1502通过IFFT变换子单元15021将输入的频域信号转化为时域信号，通过模方处理单元15022和乘法处理单元15023完成非线性操作后输出到FFT变换子单元15024，通过求和模块1503对线性补偿模块1501和FFT变换子单元15024的输出信号进行求和后输出，若补偿模块1301-i不为光信号补偿装置中的最后一个补偿模块，则求和模块1503输出的信号传递给下一级的补偿模块，若补偿模块1301-i为光信号补偿装置中的最后一个补偿模块，则求和模块1503输出的信号传递给光信号补偿装置的IFFT变换模块进行处理。其中，图中的-jγ为预置的虚数常数，HCD-i-p的表达式为：exp(-jDi-pλ2ω2/(4πc))，式中λ表示光波长，ω表示频率，c表示光速，Di-p表示第i级补偿模块的待补偿色散值，在实际应用中，可通过预置的方式确定每一级补偿模块的D值，例如，可令第一级补偿模块的D1-p等于图1中的DN，第二级补偿模块的D2-p等于图1中的DN-1，第N级补偿模块的DN-p等于图1中的D1。
在本发明实施例的一种应用场景中，通过采用不同的采样率分别对线性补偿部分和非线性补偿部分进行采样处理，以降低实现复杂度。如图16所示为采用不同采样率的补偿模块1301-i，IFFT变换子单元1602在进行IFFT变换之前，按预置倍数值m降低原始采样率对线性补偿模块1601输出的信号进行采样，将采样得到的信号作为线性补偿模块1601的输出信号进行IFFT变换；求和模块1604在进行求和之前，通过m倍上采恢复到原始采样率对FFT变换子单元1603的输出信号进行采样，将采样得到的信号作为FFT变换子单元1603的输出信号进行求和。在本发明实施例中各补偿支路的下采可通过频域置零的方式实现，举例说明，假设FFT变换模块采用L分块，若非线性补偿模块以m倍下采来降低原始采样率，则可将FFT变换模块输出的频域信号边带上的L*（m-1）/m的频点丢弃，在求和模块进行求和之前，通过频域补零的方式恢复到原始采样率实现m倍上采，即，在频域输出信号（FFT变换子单元的输出信号）的边带上补上L*（m-1）/m个零。
由上可见，本发明实施例中，基于光信号补偿装置的结构在非线性补偿模块中采用新的非线性补偿算法对光信号进行非线性补偿，在进行非线性补偿的过程中，不需要通过查找表进行查找运算，提高了非线性补偿的处理速度，进而从整体上降低了光信号补偿系统的处理时延。进一步，由于将线性补偿和非线性补偿分离，可以在非线性补偿部分采用较低的处理速度，从而可以再保证补偿性能的前提下降低复杂度。
下面对本发明实施例中应用于偏振复用系统的光信号补偿装置进行描述，如图17所示，本发明实施例中的光信号补偿装置1700包括：
N个串行连接的补偿模块1701-1～1701-N；
第一FFT变换模块1702，与补偿模块1701-1的输入端连接，用于对补偿模块1701-1的第一路输入信号进行FFT变换；
第二FFT变换模块1703，与补偿模块1701-1的输入端连接，用于对补偿模块1701-1的第二路输入信号进行FFT变换；
第一IFFT变换模块1704，与补偿模块1701-N的输出端连接，用于对补偿模块1701-N的第一路输出信号进行IFFT变换；
第二IFFT变换模块1705，与补偿模块1701-N的输出端连接，用于对补偿模块1701-N的第二路输出信号进行IFFT变换。
在本发明实施例中，如图18-a所示，每个补偿模块包含线性补偿模块1801、非线性补偿模块1802、第一求和模块1803和第二求和模块1804。
线性补偿模块1801用于分别对两路输入信号进行色散补偿；
如图18-b所示，非线性补偿模块1802包括：
第一IFFT变换子单元18021，用于对线性补偿模块1801的第一路输出信号进行IFFT变换；
第二IFFT变换子单元18022，用于对线性补偿模块1801的第二路输出信号进行IFFT变换；
模方处理单元18023，用于对第一IFFT变换子单元18021的输出信号取模后求平方，得到第一模方值；用于对第二IFFT变换子单元18022的输出信号取模后求平方，得到第二模方值；
运算单元18024，用于将上述第一模方值和上述第二模方值的和，与第一IFFT变换子单元18021的输出信号以及预置的虚数常数三者相乘，得到第一路非线性补偿输出信号；用于将上述第一模方值和上述第二模方值的和，与第二IFFT变换子单元18022的输出信号以及预置的虚数常数三者相乘，得到第二路非线性补偿输出信号；
第一FFT变换子单元18025，用于对上述第一路非线性补偿输出信号进行FFT变换；
第二FFT变换子单元18026，用于对上述第二路非线性补偿输出信号进行FFT变换；
第一求和模块1803用于对线性补偿模块1801的第一路输出信号和第一FFT变换子单元18025的输出信号进行求和；
第二求和模块1804用于对线性补偿模块1801的第二路输出信号和第二FFT变换子单元18026的输出信号进行求和。
在实际应用中，可通过对每个补偿模块预设不同的补偿色散值来实现对光纤传输链路的不同光纤跨段引入的色散进行补偿，当然，每个补偿模块的补偿色散值也可由系统对光纤传输链路进行检测来确定，此处不作限定。本发明实施例中光信号补偿装置包含的补偿模块的个数，即N的取值可以等于光纤传输链路中的光纤跨段总数，当然，N也可以为其它取值，此处不作限定。
第i级的补偿模块1701-i的具体实现可如图19所示，线性补偿模块1901将两路输入信号分别乘以频域色散补偿函数HCD-i-p后输出到非线性补偿模块1902，非线性补偿模块1902通过第一IFFT变换子单元19021和第二IFFT变换子单元19022将输入的频域信号转化为时域信号，通过模方处理单元19023和运算单元19024完成非线性操作后，将两路输出信号分别输出到第一FFT变换子单元19025和第二FFT变换子单元19026，通过第一求和模块1903和第二求和模块1904分别两路信号进行求和后输出，若补偿模块1701-i不为光信号补偿装置中的最后一个补偿模块，则第一求和模块1903和第二求和模块1904输出的信号传递给下一级的补偿模块，若补偿模块1701-i为光信号补偿装置中的最后一个补偿模块，则第一求和模块1903和第二求和模块1904输出的信号传递给光信号补偿装置的IFFT变换模块进行处理。其中，图中的-jγ为预置的虚数常数，HCD-i-p的表达式为：exp(-jDi-pλ2ω2/(4πc))，式中λ表示光波长，ω表示频率，c表示光速，Di-p表示第i级补偿模块的待补偿色散值，在实际应用中，可通过预置的方式确定每一级补偿模块的D值，例如，可令第一级补偿模块的D1-p等于图1中的DN，第二级补偿模块的D2-p等于图1中的DN-1，第N级补偿模块的DN-p等于图1中的D1。
在本发明实施例的一种应用场景中，通过采用不同的采样率分别对线性补偿部分和非线性补偿部分进行采样处理，以降低实现复杂度。如图20所示为采用不同采样率的补偿模块2000，第一IFFT变换子单元2002和第二IFFT变换子单元2003在进行IFFT变换之前，按预置倍数值m降低原始采样率对线性补偿模块2001输出的信号进行采样，将采样得到的信号作为线性补偿模块2001的输出信号进行IFFT变换；第一求和模块2006和第二求和模块2007在进行求和之前，通过m倍上采恢复到原始采样率分别对第一FFT变换子单元2004和第二FFT变换子单元2005的输出信号进行采样，将采样得到的信号分别作为第一FFT变换子单元2004和第二FFT变换子单元2005的输出信号进行求和。在本发明实施例中各补偿支路的下采可通过频域置零的方式实现，举例说明，假设第一FFT变换模块和第二变换模块采用L分块，若非线性补偿模块以m倍下采来降低原始采样率，则可将第一FFT变换模块和第二FFT变换模块输出的频域信号边带上的L*（m-1）/m的频点丢弃，在第一求和模块和第二求和模块进行求和之前，通过频域补零的方式恢复到原始采样率实现m倍上采，即，在频域输出信号（第一FFT变换子单元和第二FFT变换子单元的输出信号）的边带上补上L*（m-1）/m个零。
由上可见，本发明实施例中，基于光信号补偿装置的结构在非线性补偿模块中采用新的非线性补偿算法对光信号进行非线性补偿，在进行非线性补偿的过程中，也不再需要通过查找表进行查找运算，提高了非线性补偿的处理速度，进而从整体上降低了光信号补偿系统的处理时延。进一步，由于将线性补偿和非线性补偿分离，可以在非线性补偿部分采用较低的处理速度，从而可以再保证补偿性能的前提下降低复杂度。
下面对本发明实施例中应用于单偏振系统的一种光信号补偿装置进行描述，如图21所示，本发明实施例中的光信号补偿装置2100包括：
N个串行连接的补偿模块2101-1～2101-N；
在本发明实施例中，如图22-a所示，每个补偿模块包含线性补偿模块2201、非线性补偿模块2202和求和模块2203；
线性补偿模块2201用于对输入信号进行色散补偿；
如图22-b所示，非线性补偿模块2202包括：
模方处理单元22021，用于对线性补偿模块2201的输出信号取模后求平方，得到模方值；
乘法处理单元22022，用于计算线性补偿模块2201的输出信号、模方处理单元22021输出的模方值，以及预置的虚数常数三者的乘积，将计算结果作为非线性补偿模块2202的输出信号；
求和模块2203用于对线性补偿模块2201和非线性补偿模块2202的输出信号进行求和。
在实际应用中，可通过对每个补偿模块预设不同的补偿色散值来实现对光纤传输链路的不同光纤跨段引入的色散进行补偿，当然，每个补偿模块的补偿色散值也可由系统对光纤传输链路进行检测来确定，此处不作限定。本发明实施例中光信号补偿装置包含的补偿模块的个数，即N的取值可以等于光纤传输链路中的光纤跨段总数，当然，N也可以为其它取值，此处不作限定。
第i级的补偿模块2101-i的具体实现可如图23所示，线性补偿模块2301将输入信号进行FFT变换后乘以频域色散补偿函数HCD-i-p，将补偿后的信号经过IFFT变换后输出到非线性补偿模块2302，非线性补偿模块2302通过模方处理单元23021和乘法处理单元23022完成非线性操作后输出，求和模块2303对线性补偿模块2301和乘法处理单元23022的输出信号进行求和后输出，若补偿模块2101-i不为光信号补偿装置中的最后一个补偿模块，则求和模块2303输出的信号传递给下一级的补偿模块，若补偿模块2101-i为光信号补偿装置中的最后一个补偿模块，则求和模块2303输出的信号为光信号补偿装置的输出信号。其中，图中的-jγ为预置的虚数常数，HCD-i-p的表达式为：exp(-jDi-pλ2ω2/(4πc))，式中λ表示光波长，ω表示频率，c表示光速，Di-p表示第i级补偿模块的待补偿色散值，在实际应用中，可通过预置的方式确定每一级补偿模块的D值，例如，可令第一级补偿模块的D1-p等于图1中的DN，第二级补偿模块的D2-p等于图1中的DN-1，第N级补偿模块的DN-p等于图1中的D1。
在本发明实施例的一种应用场景中，通过采用不同的采样率分别对线性补偿部分和非线性补偿部分进行采样处理，以降低实现复杂度。如图24所示为采用不同采样率的补偿模块2101-i，非线性补偿模块2402对线性补偿模块2401的输出信号进行处理之前，按预置倍数值降低原始采样率对线性补偿模块2401的输出的信号进行采样，将采样得到的信号作为线性补偿模块2401的输出信号；求和模块2403在进行求和之前，通过m倍上采恢复到原始采样率对非线性补偿模块2402的输出信号（即非线性补偿模块2402的乘法处理单元的输出信号）进行采样，将采样得到的信号作为非线性补偿模块2402的输出信号进行求和。
由上可见，本发明实施例中，基于光信号补偿装置的结构在非线性补偿模块中采用新的非线性补偿算法对光信号进行非线性补偿，在进行非线性补偿的过程中，不需要通过查找表进行查找运算，提高了非线性补偿的处理速度，进而从整体上降低了光信号补偿系统的处理时延。进一步，由于将线性补偿和非线性补偿分离，可以在非线性补偿部分采用较低的处理速度，从而可以再保证补偿性能的前提下降低复杂度。
下面对本发明实施例中应用于偏振复用系统的光信号补偿装置进行描述，如图25所示，本发明实施例中的光信号补偿装置2500包括：
N个串行连接的补偿模块2501-1～2501-N；
如图26-a所示，每个补偿模块包含线性补偿模块2601、非线性补偿模块2602、第一求和模块2603和第二求和模块2604。
线性补偿模块2601用于分别对两路输入信号进行色散补偿；
如图26-b所示，非线性补偿模块2602包括：
模方处理单元26021，用于对线性补偿模块2601的第一路输出信号取模后求平方，得到第一模方值；用于对线性补偿模块2601的第二路输出信号取模后求平方，得到第二模方值；
运算单元26022，用于将上述第一模方值和上述第二模方值的和，与线性补偿模块2601的第一路输出信号以及预置的虚数常数三者相乘，得到非线性补偿模块2602的第一路非线性补偿输出信号；用于将上述第一模方值和上述第二模方值的和，与线性补偿模块2601的第二路输出信号以及预置的虚数常数三者相乘，得到非线性补偿模块2602的第二路非线性补偿输出信号；
第一求和模块2603用于对线性补偿模块2601的第一路输出信号和非线性补偿模块2602的第一路输出信号进行求和；
第二求和模块2604用于对线性补偿模块2601的第二路输出信号和非线性补偿模块2602的第二路输出信号进行求和。
在实际应用中，可通过对每个补偿模块预设不同的补偿色散值来实现对光纤传输链路的不同光纤跨段引入的色散进行补偿，当然，每个补偿模块的补偿色散值也可由系统对光纤传输链路进行检测来确定，此处不作限定。本发明实施例中光信号补偿装置包含的补偿模块的个数，即N的取值可以等于光纤传输链路中的光纤跨段总数，当然，N也可以为其它取值，此处不作限定。
第i级的补偿模块2501-i的具体实现可如图27所示，线性补偿模块2701首先将两路输入信号分别通过FFT变换转化为两路频域信号，将两路频域信号分别乘以频域色散补偿函数HCD-i-p，之后将补偿后的两路频域信号分别通过IFFT变换转化为两路时域信号输出，非线性补偿模块2702通过模方处理单元27021和运算单元27022完成非线性操作后输出，第一求和模块2703和第二求和模块2704分别对两路信号进行求和后输出，若补偿模块2501-i不为光信号补偿装置中的最后一个补偿模块，则第一求和模块2703和第二求和模块2704输出的信号传递给下一级的补偿模块，若补偿模块2501-i为光信号补偿装置中的最后一个补偿模块，则第一求和模块2703和第二求和模块2704输出的信号为光信号补偿装置的输出信号。其中，图中的-jγ为预置的虚数常数，HCD-i-p的表达式为：exp(-jDi-pλ2ω2/(4πc))，式中λ表示光波长，ω表示频率，c表示光速，Di-p表示第i级补偿模块的待补偿色散值，在实际应用中，可通过预置的方式确定每一级补偿模块的D值，例如，可令第一级补偿模块的D1-p等于图1中的DN，第二级补偿模块的D2-p等于图1中的DN-1，第N级补偿模块的DN-p等于图1中的D1。
在本发明实施例的一种应用场景中，通过采用不同的采样率分别对线性补偿部分和非线性补偿部分进行采样处理，以降低实现复杂度。如图28所示为采用不同采样率的补偿模块2800，非线性补偿模块2802在对线形补偿模块2801的两路输出信号进行处理之前，按预置倍数值m降低原始采样率分别对线性补偿模块2801的两路输出信号进行采样，将采样得到的信号作为线性补偿模块2801的两路输出信号；第一求和模块2803和第二求和模块2804在进行求和之前，通过m倍上采恢复到原始采样率分别对线形补偿模块2801的两路输出信号（即线形补偿模块2801的运算模块的两路输出信号）进行采样，将采样得到的信号作为线形补偿模块2801的两路输出信号分别进行求和。
由上可见，本发明实施例中，基于光信号补偿装置的结构在非线性补偿模块中采用新的非线性补偿算法对光信号进行非线性补偿，在进行非线性补偿的过程中，也不再需要通过查找表进行查找运算，提高了非线性补偿的处理速度，进而从整体上降低了光信号补偿系统的处理时延。进一步，由于将线性补偿和非线性补偿分离，可以在非线性补偿部分采用较低的处理速度，从而可以再保证补偿性能的前提下降低复杂度。
以上对本发明所提供的一种光信号补偿装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (18)

1.一种光信号补偿装置，其特征在于，应用于单偏振系统，包括：并行连接的一个线性补偿模块和N个非线性补偿模块；
所述线性补偿模块用于根据第一补偿色散值对输入信号进行色散补偿，所述第一补偿色散值等于光纤传输链路中累计引入的所有色散量；
所述非线性补偿模块，包括第一色散补偿单元、模方处理单元、乘法处理单元和第二色散补偿单元；
所述第一色散补偿单元用于根据第二补偿色散值对输入信号进行色散补偿；
所述模方处理单元用于对所述第一色散补偿单元的输出信号取模后求平方，得到模方值；
所述乘法处理单元用于计算所述第一色散补偿单元的输出信号、所述模方值，以及预置的虚数常数三者的乘积，得到非线性补偿输出信号；
所述第二色散补偿单元用于根据第三补偿色散值对所述非线性补偿输出信号进行色散补偿，将色散补偿后的信号作为所述非线性补偿模块的输出信号，其中，所述第二补偿色散值和所述第三补偿色散值的和等于所述第一补偿色散值；
所述光信号补偿装置还包括求和模块，所述求和模块连接所述线性补偿模块的输出端和N个所述非线性补偿模块的输出端，用于对所述线性补偿模块以及N个所述非线性补偿模块的输出信号进行求和。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述光信号补偿装置还包括：
FFT变换模块，与所述线性补偿模块的输入端和N个所述第一色散补偿单元的输入端连接，用于对所述线性补偿模块和N个所述第一色散补偿单元的输入信号进行快速傅里叶变换FFT。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，
所述光信号补偿装置包括：
IFFT变换模块，与所述求和模块的输出端连接，用于对所述求和模块的输出信号进行快速傅里叶逆变换IFFT。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，
所述线性补偿模块在进行色散补偿之前，按第一倍数值降低原始采样率，根据降低后的采样率对所述线性补偿模块的输入信号进行采样，将采样得到的信号作为所述线性补偿模块的输入信号；
所述求和模块在进行求和之前，按所述原始采样率，对所述线性补偿模块的输出信号进行采样，将所述采样的信号作为所述线性补偿模块的输出信号。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，
所述第一色散补偿单元在进行色散补偿之前，按第二倍数值降低原始采样率，根据降低后的采样率对所述第一色散补偿单元的输入信号进行采样，将采样得到的信号作为所述第一色散补偿单元的输入信号；
所述求和模块中对所述线性补偿模块以及N个所述非线性补偿模块的输出信号进行求和，具体为：
将N个所述非线性补偿模块的输出信号进行累加；
按所述原始采样率对所述累加得到的信号进行采样；
将采样得到的信号与所述线性补偿模块的输出信号进行求和。
6.一种光信号补偿装置，其特征在于，应用于偏振复用系统，包括：并行连接的一个线性补偿模块和N个非线性补偿模块；
所述线性补偿模块用于根据第一补偿色散值分别对两路输入信号进行色散补偿，所述第一补偿色散值等于光纤传输链路中累计引入的所有色散量；
所述非线性补偿模块包括：第一色散补偿单元、模方处理单元、运算单元和第二色散补偿单元；
所述第一色散补偿单元用于根据第二补偿色散值分别对所述两路输入信号进行色散补偿；
所述模方处理单元用于对所述第一色散补偿单元的第一路输出信号取模后求平方，得到第一模方值；用于对所述第一色散补偿单元的第二路输出信号取模后求平方，得到第二模方值；
所述运算单元用于将所述第一模方值和所述第二模方值的和，与所述第一色散补偿单元的第一路输出信号以及预置的虚数常数三者相乘，得到第一路非线性补偿输出信号；用于将所述第一模方值和所述第二模方值的和，与所述第一色散补偿单元的第二路输出信号以及所述预置的虚数常数三者相乘，得到第二路非线性补偿输出信号；
所述第二色散补偿单元用于根据第三补偿色散值分别对所述第一路非线性补偿输出信号和所述第二路非线性补偿输出信号进行色散补偿，将色散补偿后的两路信号分别作为所述非线性补偿模块的第一路输出信号和第二路输出信号，其中，所述第二补偿色散值和所述第三补偿色散值的和等于所述第一补偿色散值；
所述光信号补偿装置还包括：第一求和模块和第二求和模块；
所述第一求和模块分别与所述线性补偿模块的第一路信号输出端和N个所述非线性补偿模块的第一路信号输出端连接，用于对所述线性补偿模块以及N个所述非线性补偿模块的第一路输出信号进行求和；
所述第二求和模块分别与所述线性补偿模块的第二路信号输出端和N个所述非线性补偿模块的第二路信号输出端连接，用于对所述线性补偿模块以及N个所述非线性补偿模块的第二路输出信号进行求和。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述光信号补偿装置包括：
第一FFT变换模块，与所述线性补偿模块的第一路信号输入端和所述第一色散补偿单元的第一路信号输入端连接，用于对所述线性补偿模块和所述第一色散补偿单元的第一路输入信号进行快速傅里叶变换FFT；
第二FFT变换模块，与所述线性补偿模块的第二路信号输入端和所述第一色散补偿单元的第二路信号输入端连接，用于对所述线性补偿模块和所述第一色散补偿单元的第二路输入信号进行FFT变换。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，
所述光信号补偿装置包括：
与所述第一求和模块的输出端连接的第一IFFT变换模块，所述第一IFFT变换模块用于对所述第一求和模块的输出信号进行快速傅里叶逆变换IFFT；
与所述第二求和模块的输出端连接的第二IFFT变换模块，所述第二IFFT变换模块用于对所述第二求和模块的输出信号进行IFFT变换。
9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，
所述线性补偿模块在分别对两路输入信号进行色散补偿之前，按第一倍数值降低原始采样率，根据降低后的采样率对所述线性补偿模块的所述两路输入信号进行采样，将采样得到的两路信号作为所述线性补偿模块的两路输入信号；
所述第一求和模块在进行求和之前，按所述原始采样率，对所述线性补偿模块的第一路输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述线性补偿模块的第一路输出信号进行所述求和；
所述第二求和模块在进行求和之前，按所述原始采样率，对所述线性补偿模块的第二路输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述线性补偿模块的第二路输出信号进行所述求和。
10.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，
所述第一色散补偿单元在分别对两路输入信号进行色散补偿之前，按第二倍数值降低原始采样率，根据降低后的采样率分别对所述第一色散补偿单元的所述两路输入信号进行采样，将采样得到的两路信号作为所述第一色散补偿单元的两路输入信号；
所述第一求和模块中对所述线性补偿模块以及N个所述非线性补偿模块的第一路输出信号进行求和，具体为：
将N个所述非线性补偿模块的第一路输出信号进行累加；
按所述原始采样率对所述累加得到的信号进行采样；
将采样得到的信号与所述线性补偿模块的第一路输出信号进行求和；
所述第二求和模块中对所述线性补偿模块以及N个所述非线性补偿模块的第二路输出信号进行求和，具体为：
将N个所述非线性补偿模块的第二路输出信号进行累加；
按所述原始采样率采样对所述累加得到的信号进行采样；
将采样得到的信号与所述线性补偿模块的第二路输出信号进行求和。
11.一种光信号补偿装置，其特征在于，应用于单偏振系统，包括：
N个串行连接的补偿模块；
与第一个补偿模块的输入端连接的FFT变换模块，所述FFT变换模块用于对所述第一个补偿模块的输入信号进行快速傅里叶变换FFT；
与第N个补偿模块的输出端连接的IFFT变换模块，所述IFFT变换模块用于对所述第N个补偿模块的输出信号进行快速傅里叶逆变换IFFT；
其中，所述补偿模块包含一个线性补偿模块、一个非线性补偿模块和一个求和模块；
所述线性补偿模块用于对输入信号进行色散补偿；
所述非线性补偿模块包括：IFFT变换子单元、模方处理单元、乘法处理单元和FFT变换子单元；
所述IFFT变换子单元用于对所述线性补偿模块的输出信号进行IFFT变换；
所述模方处理单元用于对所述IFFT变换子单元的输出信号取模后求平方，得到模方值；
所述乘法处理单元用于计算所述IFFT变换子单元的输出信号、所述模方值，以及预置的虚数常数三者的乘积；
所述FFT变换子单元用于对所述乘法处理单元输出的信号进行FFT变换；
其中，所述求和模块用于对所述线性补偿模块和所述FFT变换子单元的输出信号进行求和。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，
所述IFFT变换子单元在进行IFFT变换之前，按预置倍数值降低原始采样率，根据降低的采样率对所述线性补偿模块的输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述线性补偿模块的输出信号；
所述求和模块在进行求和之前，按原始采样率对所述FFT变换子单元的输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述FFT变换子单元的输出信号。
13.一种光信号补偿装置，其特征在于，应用于偏振复用系统，包括：
N个串行连接的补偿模块；
与第一个补偿模块的输入端连接的第一FFT变换模块，所述第一FFT变换模块用于对所述第一个补偿模块的第一路输入信号进行快速傅里叶变换FFT；
与第一个补偿模块的输入端连接的第二FFT变换模块，所述第二FFT变换模块用于对所述第一个补偿模块的第二路输入信号进行FFT变换；
与第N个补偿模块的输出端连接的第一IFFT变换模块，所述第一IFFT变换模块用于对所述第N个补偿模块的第一路输出信号进行快速傅里叶逆变换IFFT；
与第N个补偿模块的输出端连接的第二IFFT变换模块，所述第二IFFT变换模块用于对所述第N个补偿模块的第二路输出信号进行IFFT变换；
其中，所述补偿模块包含：
线性补偿模块，用于分别对两路输入信号进行色散补偿；
非线性补偿模块，包括：第一IFFT变换子单元、第二IFFT变换子单元、模方处理单元、运算单元、第一FFT变换子单元和第二FFT变换子单元；
所述第一IFFT变换子单元用于对所述线性补偿模块的第一路输出信号进行IFFT变换；
所述第二IFFT变换子单元用于对所述线性补偿模块的第二路输出信号进行IFFT变换；
所述模方处理单元用于对所述第一IFFT变换子单元的输出信号取模后求平方，得到第一模方值；用于对所述第二IFFT变换子单元的输出信号取模后求平方，得到第二模方值；
所述运算单元用于将所述第一模方值和所述第二模方值的和，与所述第一IFFT变换子单元的输出信号以及预置的虚数常数三者相乘，得到第一路非线性补偿输出信号；用于将所述第一模方值和所述第二模方值的和，与所述第二IFFT变换子单元的输出信号以及所述预置的虚数常数三者相乘，得到第二路非线性补偿输出信号；
所述第一FFT变换子单元用于对所述第一路非线性补偿输出信号进行FFT变换；
所述第二FFT变换子单元用于对所述第二路非线性补偿输出信号进行FFT变换；
所述补偿模块还包含：第一求和模块和第二求和模块：
所述第一求和模块用于对所述线性补偿模块的第一路输出信号和所述第一FFT变换子单元的输出信号进行求和；
所述第二求和模块用于对所述线性补偿模块的第二路输出信号和所述第二FFT变换子单元的输出信号进行求和。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，
所述第一IFFT变换子单元在进行IFFT变换之前，按第一倍数值降低原始采样率，根据降低的采样率对所述线性补偿模块的第一路输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述线性补偿模块的第一路输出信号；
所述第一求和模块在进行求和之前，按原始采样率对所述第一FFT变换子单元的输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述第一FFT变换子单元的输出信号；
所述第二IFFT变换子单元在进行IFFT变换之前，按所述第一倍数值降低原始采样率，根据降低的采样率对所述线性补偿模块的第二路输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述线性补偿模块的第二路输出信号；
所述第二求和模块在进行求和之前，按原始采样率对所述第二FFT变换子单元的输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述第二FFT变换子单元的输出信号。
15.一种光信号补偿装置，其特征在于，应用于单偏振复用系统，包括：
N个串行连接的补偿模块；
其中，所述补偿模块包含一个线性补偿模块、一个非线性补偿模块和一个求和模块；
所述线性补偿模块用于对输入信号进行色散补偿；
所述非线性补偿模块包括：模方处理单元和乘法处理单元；
所述模方处理单元用于对所述线性补偿模块的输出信号取模后求平方，得到模方值；
所述乘法处理单元用于计算所述线性补偿模块的输出信号、所述模方值，以及预置的虚数常数三者的乘积，将计算结果作为所述非线性补偿模块的输出信号；
其中，所述求和模块用于对所述线性补偿模块和所述非线性补偿模块的输出信号进行求和。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，
所述非线性补偿模块在对所述线性补偿模块的输出信号进行处理之前，按预置倍数值降低原始采样率，根据降低的采样率对所述线性补偿模块输出的信号进行采样，将采样得到的信号作为所述线性补偿模块的输出信号；
所述求和模块在进行求和之前，按原始采样率对所述乘法处理单元的输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述非线性补偿模块的输出信号。
17.一种光信号补偿装置，其特征在于，应用于偏振复用系统，包括：
N个串行连接的补偿模块；
其中，所述补偿模块包含：
线性补偿模块，用于分别对两路输入信号进行色散补偿；
非线性补偿模块，包括：模方处理单元和运算单元；
所述模方处理单元用于对所述线性补偿模块的第一路输出信号取模后求平方，得到第一模方值；用于对所述线性补偿模块的第二路输出信号取模后求平方，得到第二模方值；
所述运算单元用于将所述第一模方值和所述第二模方值的和，与所述线性补偿模块的第一路输出信号以及预置的虚数常数三者相乘，得到所述非线性补偿模块的第一路非线性补偿输出信号；用于将所述第一模方值和所述第二模方值的和，与所述线性补偿模块的第二路输出信号以及所述预置的虚数常数三者相乘，得到所述非线性补偿模块的第二路非线性补偿输出信号；
所述补偿模块还包含：第一求和模块和第二求和模块：
所述第一求和模块用于对所述线性补偿模块的第一路输出信号和所述非线性补偿模块的的第一路非线性补偿输出信号进行求和；
所述第二求和模块用于对所述线性补偿模块的第二路输出信号和所述非线性补偿模块的的第二路非线性补偿输出信号进行求和。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，
所述非线性补偿模块在对所述线性补偿模块的第一路输出信号进行处理前，按第一倍数值降低原始采样率，根据降低后的采样率对所述线性补偿模块的第一路输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述线性补偿模块的第一路输出信号；
所述第一求和模块在进行求和之前，按原始采样率对所述运算单元的第一路非线性补偿输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述非线性补偿模块的第一路非线性补偿输出信号；
所述非线性补偿模块在对所述线性补偿模块的第二路输出信号进行处理前，按所述第一倍数值降低原始采样率，根据降低后的采样率对所述线性补偿模块的第二路输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述线性补偿模块的第二路输出信号；
所述第二求和模块在进行求和之前，按原始采样率对所述运算单元的第二路非线性补偿输出信号进行采样，将采样得到的信号作为所述非线性补偿模块第二路非线性补偿输出信号。
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