CN103023828B - 非线性估计装置、方法和接收机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非线性估计装置、方法和接收机，所述非线性估计装置包括：信息序列获取器，用于获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；微扰量生成器，用于计算相对于当前时刻的一个或多个时刻上的脉冲相互作用项的加权和，以获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量；信号估计器，用于根据符号信息序列、加性微扰量和乘性微扰量，来估计在接收端接收到的信号。通过本发明实施例，可以进一步提高非线性信号估计的准确性。

Description

非线性估计装置、方法和接收机

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估计装置、方法和接收机。

背景技术

光纤中的非线性源于克尔效应，即传输光的相位会随着功率的变化而变化。该非线性与其他线性效应(如色散、偏振模色散等)相互耦合，使得接收机端的光信号波形发生畸变。

研究发现，非线性薛定谔方程可以很好的描述光纤中的这两类效应之间的耦合。为了便于分析，在波分复用(WDM，WavelengthDivisionMultiplexing)光通信系统中，通过一些数学上的变形，非线性的作用可以被看作是两部分：一部分来自多个信道(不同波长)之间的相互影响，另一部分来自本信道(相同补偿)之间的相互影响。在长距离传输中，如果发射信号是偏振复用信号，考虑到光纤中的随机双折射的统计效果，矢量非线性薛定谔可以由Manakov方程取代。

随着单信道传输速率的提升，源自本信道的信道内非线性对系统性能的影响逐渐成为人们日益关注的问题。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。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。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。

对于长距离光通信系统，如何补偿或减弱信道内非线性的代价是一个重要研究课题。人们分别从链路设计、接收机DSP处理以及发射信号编码等方面进行研究。现有技术中已经提出一种在发射机端减去非线性微扰的方法来减轻非线性的方法，具体请见参考文献【1】。该方法基于1倍过采，其中微扰项等于一系列三项(三个时刻的符号信息数据)乘积的加权和，权值由链路的色散、增益/衰减以及非线性系数决定。该方法的优势在于复杂度的降低，尤其是在PSK系统中，预补偿波形可以完全通过加减法来实现。

由于非线性薛定谔方程在通常条件下并没有解析解，因此为了能够得到非线性引入的波形畸变，往往需要利用数值仿真。最为常用的数值仿真方法是分步傅立叶法，当步长足够小时，该方法可以无限逼近真实解。然而，它的缺点是过于复杂，仿真一个链路配置往往需要数小时。同时它并不能给出一些物理上的直观解释。

在参考文献【2】中，Mecozzi等人利用一阶微扰模型对非线性薛定谔方程进行数学变换，由于非线性引入的波形畸变可以看作是多个乘积项的加权和，其中每一项为三个时刻的发射脉冲幅度的乘积，系数由链路的色散分布决定。同传统的数值求解非线性薛定谔方程，Mecozzi等人将信道内非线性建模成为一种纯加性的效应，并且将链路的影响以及发射信号的影响区分开来。

在参考文献【3】中，ErnestoCiaramella等人将非线性建模成为一种纯乘性的效应，同样也是利用一阶微扰理论。同Mecozzi等人的加性模型相比，该模型在某些链路配置下可以容忍更大的入纤功率(非线性)，而当非线性较小时，这二者得到的结果相同。

在参考文献【4】中，另外一种非线性噪声的模型是由Bononi等人提出的基于加性、乘性混合的模型，通过将加性模型直接修改得到，其中乘性相位对不同符号而言是一个常数。

但是，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术的缺陷在于：没有考虑到加性微扰量与乘性微扰量均与当前符号以及前后符号有关的情况，不能进一步提高信号估计的准确性。

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。

[参考文献1]L.Dou，Z.Tao，L.Li，W.Yan，T.Tanimura，T.Hoshida，andJ.C.Rasmussen，“Alowcomplexitypre-distortionmethodforintra-channelnonlinearity，”inProc.OFC/NFOEC2011Conf.，LosAngeles，U.S.A.，March.2011，paperOThF5.

[参考文献2]IEEEPTLVol.12，No.4，2000，AntonioMecozziet.al.

[参考文献3]IEEEPTLVol.17，2005，pp91，ErnestoCiaramellaet.al.

[参考文献4]IEEEJLT，2002，pp1102，Bononiet.al.

发明内容

本发明实施例提供一种非线性估计装置、方法和接收机，目的在于进一步提高在接收端对非线性信号估计的准确性。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种非线性估计装置，所述非线性估计装置包括：

信息序列获取器，用于获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

微扰量生成器，用于计算相对于当前时刻的一个或多个时刻上的脉冲相互作用项的加权和，以获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量；其中，所述加性微扰量为不包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和，所述乘性微扰量为包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和；

信号估计器，用于根据所述符号信息序列、所述加性微扰量和所述乘性微扰量，来估计在接收端接收到的信号。

根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种非线性估计方法，所述非线性估计方法包括：

信息序列获取步骤，获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

微扰量生成步骤，计算相对于当前时刻的一个或多个时刻上的脉冲相互作用项的加权和，以获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量；其中，所述加性微扰量为不包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和，所述乘性微扰量为包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和；

信号估计步骤，根据所述符号信息序列、所述加性微扰量和所述乘性微扰量，来估计在接收端接收到的信号。

根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种接收机，其中，所述接收机包括如前所述的非线性估计装置。

本发明实施例的有益效果在于：通过计算一个或多个时刻上的脉冲相互作用的加权和，获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量，并通过该时变的加性微扰量和乘性微扰量，在接收端对非线性信号进行估计；可以进一步提高估计的准确性，并且计算方法简单，能够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是本发明实施例的非线性估计装置的一构成示意图；

图3是本发明实施例的非线性估计装置的又一构成示意图；

图4(A)是信道内非线性干扰后直接仿真得到的星座示意图；

图4(B)是本发明实施例的非线性估计得到的星座示意图；

图4(C)是现有技术中由全加性模型得到的星座示意图；

图4(D)是现有技术中由加性和常数旋转得到的星座示意图；

图5是本发明实施例的非线性估计方法的流程图；

图6是本发明实施例的微扰量生成步骤的流程图。

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，为了在接收端能够估计接收到的信号，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，通过输入端的原始脉冲信号对接收到的信号进行估计。

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(1)所示：

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

$\frac{\∂}{\∂z}{u}_V(t,z)+\frac{\mathrm{\α}\left(z\right)}{2}{u}_V(t,z)+j\frac{{\mathrm{\β}}_2\left(z\right)}{2}\frac{{\∂}^2}{{\∂t}^2}{u}_V(t,z)=\mathrm{j\γ}\left(z\right)[{\left|u_V(t,z)\right|}^2+{\left|u_H(t,z)\right|}^2]u_V(t,z)---\left(1\right)$

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(2)的形式：

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

$u_V(t,z=0)=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{A}_k^{V}g(t-\mathrm{kT})---\left(2\right)$

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。这里需要指出的是，即便发射机的输出信号为任意波形的光信号，只要将时间间隔T设置的足够小，输出光信号依然可以看作(2)式的形式。

最后，将输入信号(2)带入(1)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(1)进行求解，得到式(3)：

$\begin{array}{c}{u}_H(t=\mathrm{kT},z=L)=u_H(t=\mathrm{kT},0)+\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\left\{\right[A_{m+k}^H{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}+A_{m+k}^H{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}\left]C(m,n,z=L)\right\}\\ u_V(t=\mathrm{kT},z=L)=u_V(t=\mathrm{kT},0)+\underset{m,n}{\mathrm{\Σ}}\left\{\right[A_{m+k}^V{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}+A_{m+k}^V{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}\left]C(m,n,z=L)\right\}\end{array}---\left(3\right)$

其中，在(3)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，每一项为一个或多个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(1)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(3)中仅需计算相对于第k个脉冲采用时刻的三个时刻，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时刻的脉冲相互作用的加权和。

针对第k个脉冲所采用的三个时刻的脉冲并非任意，它们之间的时间关系满足(m+k)+(n+k)-(m+n+k)＝k。其中，m、n和k可以相等，即可以是相对于当前时刻的一个或者多个时刻。需要注意的是，本发明并不限于此，三个脉冲还可以有其他形式的组合，而其对应的系数需要做相应的修改。

以下均以三个脉冲相互作用的加权和为例进行说明，值得注意的是，本发明并不限于此，对于大于3个脉冲的情况与3个脉冲的情况类似。

由式(3)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(1)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，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。

进一步地，对式(3)进行整理可以等价得到如下的式(4)：

$u_H(t=\mathrm{kT},z=L)$

$=A_k^H+A_k^H[\underset{n}{\mathrm{\Σ}}(2{\left|A_{n+k}^H\right|}^2+{\left|A_{n+k}^V\right|}^2)C(0,n,z=L)-{\left|A_k^H\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]$

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

$u_V(t=\mathrm{kT},z=L)$

$=A_k^V+A_k^V[\underset{n}{\mathrm{\Σ}}(2{\left|A_{n+k}^V\right|}^2+{\left|A_{n+k}^H\right|}^2)C(0,n,z=L)-{\left|A_k^V\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]$

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

(4)

对于公式(4)，等号右边第二项均包含了当前符号信息或者且对当前符号进行乘性运算。系数C(m，n)在mn＝0时，虚部远大于实部，因此可以近似认为是一个纯虚数。考虑到exp(jθ)≈1+jθ，因此式(4)中第二项可以看作是一种角度旋转操作，而后面两项均不包含当前符号信息，且为加性微扰。

以上是对于双偏振信号进行的详细说明，对于单偏振信号，相应地可以得到如下的公式：

$u(t=\mathrm{kT},z=L)$

$=A_k+A_k[\underset{n}{\mathrm{\Σ}}2{\left|A_{n+k}\right|}^{2}C(0,n,z=L)-{\left|A_k\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]$

$+\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}{A}_{n+k}{\left(A_{m+n+k}\right)}^{*}C(m,n,z=L)---\left(5\right)$

基于以上的分析，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估计装置、方法和发射机进行详细说明。

图2是本发明实施例的非线性估计装置的一构成示意图。如图2所示，该非线性估计装置包括：信息序列获取器201、微扰量生成器202和信号估计器203。

其中，信息序列获取器201用于获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；微扰量生成器202用于计算相对于当前时刻的一个或多个时刻上的脉冲相互作用项的加权和，以获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量；信号估计器203用于根据符号信息序列、加性微扰量和乘性微扰量，来估计在接收端接收到的信号。

其中，该加性微扰量为不包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和，该乘性微扰量为包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和。由此，与现有技术不同的是，本发明的加性微扰量和乘性微扰量均是时变的，通过对时变的加性微扰量和乘性微扰量进行混合运算，可以进一步提高信号估计的准确性。

在本实施例中，信息序列获取器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，信号估计器203具体用于，利用信息序列获取器201获取的符号信息序列、以及微扰量生成器202获得的加性微扰量和乘性微扰量进行混合运算，以对接收端接收到的信号进行估计。

在具体实施时，信号估计器203可以先进行加性运算，再进行乘性运算；或者先进行乘性运算，再进行加性运算等等。优选地，信号估计器203可以先对符号信息序列和加性微扰量进行加性运算，然后将运算结果和乘性微扰量进行乘性运算。但本发明不限于此，可以根据实际情况确定具体的实施方式。

在具体实施时，可以采用对应的硬件电路，可以采用加法器、乘法器或者逻辑运算电路等实现。例如，对于PSK信号，符号间的乘法可以用查找表来实现，而PSK信号与Coef之间的乘法可以用逻辑运算和加法器来实现。可采用现有的元件实现，此处不再赘述。

由上述实施例可知，通过计算若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量，并通过该时变的加性微扰量和乘性微扰量，在接收端对非线性信号进行估计；可以进一步提高估计的准确性，并且计算方法简单，能够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3是本发明实施例的非线性估计装置的又一构成示意图。如图3所示，该非线性估计装置包括：信息序列获取器301、微扰量生成器302和信号估计器303，其作用与图2中非线性估计装置的相应部分类似，此处不再赘述。

在本实施例中，微扰量生成器302可具体采用如下构成来计算并处理微扰量。如图3所示，该微扰量生成器302具体可以包括：符号信息获取器3021、加权和计算器3022和微扰量获取器3023。

其中，符号信息获取器3021用于获取多个项中的每一项相对于当前时刻的一个或多个时刻的脉冲的符号信息；

加权和计算器3022用于利用每一项的相对于当前时刻的一个或多个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，来计算每一项中相对于当前时刻的一个或多个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多个项的加权值之和；

微扰量获取器3023用于根据多个项的加权值之和，获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量。

以下以计算相对于第k个脉冲采样时刻的三个时刻，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。

值得注意的是，m、n和k之间满足：(m+k)+(n+k)-(m+n+k)＝k。其中，m和n可以取任意整数，即：脉冲采样时刻可以是相对于当前时刻的一个或者多个时刻。

进一步地，在具体实施例中可以：mn≠0，表示m、n中的任一个均不能为零，由此(m+k)和(n+k)可以相等，但是不等于(m+n+k)，即：脉冲采样时刻可以是相对于当前时刻的至少两个时刻。

这样，微扰量生成器302可具体用于，计算相对于当前时刻，如第k时刻的三个时刻，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。

在一个实施方式中，对于双偏振信号，微扰量生成器302可以根据公式(4)获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量。例如可以根据(4)式中的不包含当前时刻当前偏振态的第3项和第4项得到加性微扰量，根据(4)式中的包含当前时刻当前偏振态的第2项得到乘性微扰量，具体可如以下公式(6)(7)所示。

${\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}}=\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}[A_{m+k}^H{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}+A_{m+k}^H{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}]C(m,n,z=L)+\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}^H{A}_k^V{\left(A_{m+k}^V\right)}^{*}C(m,0,z=L)$

${\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}=-j\underset{n}{\mathrm{\Σ}}[(2{\left|A_{n+k}^H\right|}^2+{\left|A_{n+k}^V\right|}^2)C(0,n,z=L)-{\left|A_k^H\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]---\left(6\right)$

${\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{add}}^{\′}}=\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}[A_{m+k}^V{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}+A_{m+k}^V{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}]C(m,n,z=L)+\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}^V{A}_k^H{\left(A_{m+k}^H\right)}^{*}C(m,0,z=L)$

${\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{mul}}^{\′}}=-j\underset{n}{\mathrm{\Σ}}[(2{\left|A_{n+k}^V\right|}^2+{\left|A_{n+k}^H\right|}^2)C(0,n,z=L)-{\left|A_k^V\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]---\left(7\right)$

其中，和为加性微扰量，和为乘性微扰量；C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；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。

由此，信号估计器203可以采用如下公式进行信号估计：

$u_H(t=\mathrm{kT},z=L)=(A_k^H+{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}})e^{j{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}}$

$u_V(t=\mathrm{kT},z=L)=(A_k^V+{\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{add}}^{\′}})e^{j{\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{mul}}^{\′}}}---\left(8\right)$

在另一个实施方式中，对于单偏振信号；微扰量生成器302也可以根据公式(5)获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量。例如可以根据(5)式中的不包含当前时刻当前偏振态的第3项得到加性微扰量，根据(5)式中的包含当前时刻当前偏振态的第2项得到乘性微扰量，具体可如以下公式(9)所示。

${\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}}=\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}{A}_{n+k}{\left(A_{m+n+k}\right)}^{*}C(m,n,z=L)$

${\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}=-j[\underset{n}{\mathrm{\Σ}}2{\left|A_{n+k}\right|}^{2}C(0,n,z=L)-{\left|A_k\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]---\left(9\right)$

其中，为加性微扰量，为乘性微扰量；C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；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。

由此，信号估计器203可以采用如下公式进行信号估计：

$u(t=\mathrm{kT},z=L)=(A_k+{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}})e^{j{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}}---\left(10\right)$

以上对微扰量生成器302和信号估计器303如何具体实现进行了详细说明，值得注意的是，本领域的技术人员根据上述公开的内容即可以进行适当的变型或变换。本发明的公式仅仅是示意性的，但本发明并不限于此。

在本实施例中，C(m，n，z＝L)对应为相对于当前时刻第m、第n以及第m+n个脉冲相互作用的加权系数。这里需要指出，在偏振复用系统中，三个相互作用的脉冲可以来自同一个偏振态，也可以来自不同的偏振态。每一项对应的加权系数可预先获得，以供加权和计算器3022计算加权值时使用。

如图3所示，该非线性估计装置还可包括系数获取器304，系数获取器304用于通过仿真方式获取每一项对应的加权系数、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、以及一个或多个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，当系数获取器304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，该系数获取器304可采用如下公式计算该加权系数，该公式为：

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

$=j{\∫}_0^L\frac{\mathrm{\γ}\left(z\right)p\left(z\right)}{\sqrt{1+2\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2+3{(s\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}^2}}\exp \{-\frac{3\mathrm{mn}{T}^2}{{\mathrm{\τ}}^2(1+3\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}-\frac{{(m-n)}^2{T}^2}{{\mathrm{\τ}}^2[1+2\mathrm{js}\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2+3{(s\left(z\right)/{\mathrm{\τ}}^2)}^2]}\}\mathrm{dz}---\left(11\right)$

其中，若当前时刻为第k时刻，相对于当前时刻的三个的时刻为第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)绝对值的增大，其对应的C(m，n，z＝L)的绝对值将随着减小，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)|大于等于预设值时，可取该m和n，否则不取该m和n。该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，该系数获取器304还可采用如下公式计算该加权系数，该公式为：

$C(m,n,z=L)=j\frac{\mathrm{\γ}{p}_0{\mathrm{\τ}}^2}{\sqrt{3}\left|{\mathrm{\β}}_2\right|}\mathrm{expint}(-j\frac{\mathrm{mn}{T}^2}{{\mathrm{\β}}_{2}L})---\left(12\right)$

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；expint表示指数积分函数，该积分函数可表示为

此外，该非线性估计装置还可包括存储单元，用于储存获得的加权系数，供计算加权值时使用；此外，存储单元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。

以上对本发明的非线性估计装置进行了详细说明。以下通过一个具体的例子来说明本发明的技术效果。针对单偏振系统为例，实例参数包括：32G波特率，调制格式为16QAM，发射功率为6.4dBm，经过60km单模光纤传输并在接收机补偿链路中的色散。

图4(A)至图4(D)给出了上述实例在接收端得到的星座图的效果对比。其中，图4(A)是信道内非线性干扰后直接仿真得到的星座示意图；图4(B)是本发明实施例的非线性估计得到的星座示意图；图4(C)是现有技术中由全加性模型得到的星座示意图；图4(D)是现有技术中由加性和常数旋转得到的星座示意图。

从图4(A)至图4(D)不难看出，本发明实施例使用了时变的加性微扰量和乘性微扰量的加乘混合模型，其估计结果与实际的仿真结果更接近，可以进一步提高信号估计的准确性。

由上述实施例可知，通过计算一个或多个时刻上的脉冲相互作用的加权和，获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量，并通过该时变的加性微扰量和乘性微扰量，在接收端对非线性信号进行估计；可以进一步提高估计的准确性，并且计算方法简单，能够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。

本发明实施例还提供一种非线性估计方法，其中，与上述实施例中相同的内容，此处不再赘述。

图5是本发明实施例的非线性估计方法的流程图。如图5所示，所述非线性估计方法包括：

步骤501，获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

步骤502，计算相对于当前时刻的一个或多个时刻上的脉冲相互作用项的加权和，以获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量；

其中，所述加性微扰量为不包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和，所述乘性微扰量为包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和；

步骤503，根据所述符号信息序列、所述加性微扰量和所述乘性微扰量，来估计在接收端接收到的信号。

进一步地，步骤503具体可以包括：对所述符号信息序列和所述加性微扰量进行加性运算，然后将运算结果和所述乘性微扰量进行乘性运算。

图6是本发明实施例的微扰量生成步骤的流程图，如图6所示，进一步地，步骤502具体可以包括：

步骤601，获取多个项中的每一项相对于当前时刻的一个或多个时刻的脉冲的符号信息；

步骤602，利用每一项的相对于当前时刻的一个或多个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一个或多个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多个项的加权值之和；

步骤603，根据多个项的加权值之和，获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量。

进一步地，该非线性估计方法还可以包括：系数获取步骤，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、以及一个或多个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。

在一个实施方式中，输入的脉冲信号为单偏振信号；信号估计步骤502可以采用如下公式：

$\begin{array}{c}u(t=\mathrm{kT},z=L)=(A_k+{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}})e^{j{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}}\\ {\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}}=\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}{A}_{n+k}{\left(A_{m+n+k}\right)}^{*}C(m,n,z=L)\\ {\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}=-j[\underset{n}{\mathrm{\Σ}}2{\left|A_{n+k}\right|}^{2}C(0,n,z=L)-{\left|A_k\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]\end{array}$

其中，C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；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。

在另一个实施方式中，输入的脉冲信号为双偏振信号；信号估计步骤502可以采用如下公式：

$u_H(t=\mathrm{kT},z=L)=(A_k^H+{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}})e^{j{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}}$

${\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}}=\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}[A_{m+k}^H{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}+A_{m+k}^H{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}]C(m,n,z=L)+\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}^H{A}_k^V{\left(A_{m+k}^V\right)}^{*}C(m,0,z=L)$

${\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}=-j\underset{n}{\mathrm{\Σ}}[(2{\left|A_{n+k}^H\right|}^2+{\left|A_{n+k}^V\right|}^2)C(0,n,z=L)-{\left|A_k^H\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]$

$u_V(t=\mathrm{kT},z=L)=(A_k^V+{\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{add}}^{\′}})e^{j{\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{mul}}^{\′}}}$

${\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{add}}^{\′}}=\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}[A_{m+k}^V{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}+A_{m+k}^V{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}]C(m,n,z=L)+\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}^V{A}_k^H{\left(A_{m+k}^H\right)}^{*}C(m,0,z=L)$

${\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{mul}}^{\′}}=-j\underset{n}{\mathrm{\Σ}}[(2{\left|A_{n+k}^V\right|}^2+{\left|A_{n+k}^H\right|}^2)C(0,n,z=L)-{\left|A_k^V\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]$

其中，C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；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。

本发明实施例还提供一种接收机，其中，该接收机包括如前所述的非线性估计装置。

由上述实施例可知，通过计算若干个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和，获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量，并通过该时变的加性微扰量和乘性微扰量，在接收端对非线性信号进行估计；可以进一步提高估计的准确性，并且计算方法简单，能够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的实施方式，还公开下述的附记：

(附记1)一种非线性估计装置，所述非线性估计装置包括：

信息序列获取器，用于获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

微扰量生成器，用于计算相对于当前时刻的一个或多个时刻上的脉冲相互作用项的加权和，以获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量；其中，所述加性微扰量为不包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和，所述乘性微扰量为包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和；

信号估计器，用于根据所述符号信息序列、所述加性微扰量和所述乘性微扰量，来估计在接收端接收到的信号。

(附记2)根据附记1所述的非线性估计装置，其中，所述微扰量生成器具体用于：计算相对于所述当前时刻的至少两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所述的非线性估计装置，其中，所述微扰量生成器具体包括：

符号信息获取器，用于获取多个脉冲相互作用项中的每一项相对于当前时刻的一个或多个时刻的脉冲的符号信息；

加权和计算器，用于利用每一项的相对于当前时刻的一个或多个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一个或多个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多个脉冲相互作用项的加权值之和；

微扰量获取器，用于根据所述多个脉冲相互作用项的加权值之和，获得在一定长度的传输链路上产生的所述加性微扰量和所述乘性微扰量。

(附记4)根据附记1所述的非线性估计装置，其中，所述信号估计器对所述符号信息序列和所述加性微扰量进行加性运算，然后将运算结果和所述乘性微扰量进行乘性运算。

(附记5)根据附记3所述的非线性估计装置，其中，所述非线性估计装置还包括：

系数获取器，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、以及一个或多个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6)根据附记4所述的非线性估计装置，其中，所述输入的脉冲信号为单偏振信号；所述信号估计器采用如下公式：

$\begin{array}{c}u(t=\mathrm{kT},z=L)=(A_k+{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}})e^{j{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}}\\ {\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}}=\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}{A}_{n+k}{\left(A_{m+n+k}\right)}^{*}C(m,n,z=L)\\ {\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}=-j[\underset{n}{\mathrm{\Σ}}2{\left|A_{n+k}\right|}^{2}C(0,n,z=L)-{\left|A_k\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]\end{array}$

其中，表示所述加性微扰量，表示所述乘性微扰量；C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；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7)根据附记4所述的非线性估计装置，其中，所述输入的脉冲信号为双偏振信号；所述信号估计器采用如下公式：

$u_H(t=\mathrm{kT},z=L)=(A_k^H+{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}})e^{j{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}}$

${\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}}=\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}[A_{m+k}^H{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}+A_{m+k}^H{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}]C(m,n,z=L)+\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}^H{A}_k^V{\left(A_{m+k}^V\right)}^{*}C(m,0,z=L)$

${\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}=-j\underset{n}{\mathrm{\Σ}}[(2{\left|A_{n+k}^H\right|}^2+{\left|A_{n+k}^V\right|}^2)C(0,n,z=L)-{\left|A_k^H\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]$

$u_V(t=\mathrm{kT},z=L)=(A_k^V+{\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{add}}^{\′}})e^{j{\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{mul}}^{\′}}}$

${\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{add}}^{\′}}=\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}[A_{m+k}^V{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}+A_{m+k}^V{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}]C(m,n,z=L)+\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}^V{A}_k^H{\left(A_{m+k}^H\right)}^{*}C(m,0,z=L)$

${\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{mul}}^{\′}}=-j\underset{n}{\mathrm{\Σ}}[(2{\left|A_{n+k}^V\right|}^2+{\left|A_{n+k}^H\right|}^2)C(0,n,z=L)-{\left|A_k^V\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]$

其中，和表示所述加性微扰量，和表示所述乘性微扰量；C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；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8)一种非线性估计方法，所述非线性估计方法包括：

信息序列获取步骤，获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

微扰量生成步骤，计算相对于当前时刻的一个或多个时刻上的脉冲相互作用项的加权和，以获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量；其中，所述加性微扰量为不包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和，所述乘性微扰量为包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和；

信号估计步骤，根据所述符号信息序列、所述加性微扰量和所述乘性微扰量，来估计在接收端接收到的信号。

(附记9)根据附记8所述的非线性估计方法，其中，所述微扰量生成步骤具体包括：计算相对于所述当前时刻的至少两个不同时刻上的脉冲相互作用的加权和。

(附记10)根据附记8所述的非线性估计方法，其中，所述微扰量生成步骤具体包括：

符号信息获取步骤，获取多个脉冲相互作用项中的每一项相对于当前时刻的一个或多个时刻的脉冲的符号信息；

加权和计算步骤，利用每一项的相对于当前时刻的一个或多个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一个或多个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多个脉冲相互作用项的加权值之和；

微扰量获取步骤，根据所述多个脉冲相互作用项的加权值之和，获得在一定长度的传输链路上产生的所述加性微扰量和所述乘性微扰量。

(附记11)根据附记8所述的非线性估计方法，其中，所述信号估计步骤对所述符号信息序列和所述加性微扰量进行加性运算，然后将运算结果和所述乘性微扰量进行乘性运算。

(附记12)根据附记10所述的非线性估计方法，其中，所述非线性估计方法还包括：

系数获取步骤，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、以及一个或多个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13)根据附记8至12任一项所述的非线性估计方法，其中，所述输入的脉冲信号为单偏振信号；所述信号估计步骤采用如下公式：

$\begin{array}{c}u(t=\mathrm{kT},z=L)=(A_k+{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}})e^{j{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}}\\ {\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}}=\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}{A}_{n+k}{\left(A_{m+n+k}\right)}^{*}C(m,n,z=L)\\ {\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}=-j[\underset{n}{\mathrm{\Σ}}2{\left|A_{n+k}\right|}^{2}C(0,n,z=L)-{\left|A_k\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]\end{array}$

其中，表示所述加性微扰量，表示所述乘性微扰量；C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；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14)根据附记8至12任一项所述的非线性估计方法，其中，所述输入的脉冲信号为双偏振信号；所述信号估计步骤采用如下公式：

$u_H(t=\mathrm{kT},z=L)=(A_k^H+{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}})e^{j{\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}}$

${\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}}=\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}[A_{m+k}^H{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}+A_{m+k}^H{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}]C(m,n,z=L)+\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}^H{A}_k^V{\left(A_{m+k}^V\right)}^{*}C(m,0,z=L)$

${\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{mul}}=-j\underset{n}{\mathrm{\Σ}}[(2{\left|A_{n+k}^H\right|}^2+{\left|A_{n+k}^V\right|}^2)C(0,n,z=L)-{\left|A_k^H\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]$

$u_V(t=\mathrm{kT},z=L)=(A_k^V+{\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{add}}^{\′}})e^{j{\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{mul}}^{\′}}}$

${\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{add}}^{\′}}=\underset{\mathrm{mn}\≠0}{\mathrm{\Σ}}[A_{m+k}^V{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}+A_{m+k}^V{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}]C(m,n,z=L)+\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}{A}_{m+k}^V{A}_k^H{\left(A_{m+k}^H\right)}^{*}C(m,0,z=L)$

${\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{mul}}^{\′}}=-j\underset{n}{\mathrm{\Σ}}[(2{\left|A_{n+k}^V\right|}^2+{\left|A_{n+k}^H\right|}^2)C(0,n,z=L)-{\left|A_k^V\right|}^{2}C(\mathrm{0,0},z=L)]$

其中，和表示所述加性微扰量，和表示所述乘性微扰量；C(m，n，z＝L)表示每一项的加权系数；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15)一种接收机，其中，所述接收机包括如附记1至7任一项所述的非线性估计装置。

Claims (8)

1.一种非线性估计装置，所述非线性估计装置包括：

信息序列获取器，用于获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

微扰量生成器，用于计算相对于当前时刻的一个或多个时刻上的脉冲相互作用项的加权和，以获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量；其中，所述加性微扰量为不包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和，所述乘性微扰量为包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和；

信号估计器，用于根据所述符号信息序列、所述加性微扰量和所述乘性微扰量，来估计在接收端接收到的信号；

其中，所述微扰量生成器具体包括：

符号信息获取器，用于获取多个脉冲相互作用项中的每一项相对于当前时刻的一个或多个时刻的脉冲的符号信息；

加权和计算器，用于利用每一项的相对于当前时刻的一个或多个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一个或多个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多个脉冲相互作用项的加权值之和；

微扰量获取器，用于根据所述多个脉冲相互作用项的加权值之和，获得在一定长度的传输链路上产生的所述加性微扰量和所述乘性微扰量。

2.根据权利要求1所述的非线性估计装置，其中，所述信号估计器对所述符号信息序列和所述加性微扰量进行加性运算，然后将运算结果和所述乘性微扰量进行乘性运算。

3.根据权利要求1所述的非线性估计装置，其中，所述非线性估计装置还包括：

系数获取器，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、以及一个或多个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。

4.根据权利要求2所述的非线性估计装置，其中，所述输入的脉冲信号为单偏振信号；所述信号估计器采用如下公式：

$\begin{array}{c}u(t=kT,z=L)=(A_k+{\mathrm{\Δ}}_k^{add})e^{{\mathrm{j\Δ}}_k^{mul}}\\ {\mathrm{\Δ}}_k^{add}=\underset{mn\≠0}{\Σ}{A}_{m+k}{A}_{n+k}{\left(A_{m+n+k}\right)}^{*}C(m,m,z=L)\\ {\mathrm{\Δ}}_k^{mul}=-j\[\underset{n}{\Σ}2{\left|A_{n+k}\right|}^{2}C(0,n,z=L)-{\left|A_k\right|}^{2}C(0,0,z=L)\]\end{array}$

其中，t表示取样时刻，T表示脉冲宽度，z表示传输链路上距发射端的距离，L表示传输链路长度,表示所述加性微扰量，表示所述乘性微扰量；C(m,n,z＝L)表示每一项的加权系数；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2所述的非线性估计装置，其中，所述输入的脉冲信号为双偏振信号；所述信号估计器采用如下公式：

$u_H(t=kT,z=L)=(A_k^H+{\mathrm{\Δ}}_k^{add})e^{{\mathrm{j\Δ}}_k^{mul}}$

${\mathrm{\Δ}}_k^{\mathrm{add}}=\underset{mn\≠0}{\Σ}\[A_{m+k}^H{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}+A_{m+k}^H{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}\]C(m,n,z=L)+\underset{m\≠0}{\Σ}{A}_{m+k}^H{A}_k^V{\left(A_{m+k}^V\right)}^{*}C(m,0,z=L)$

${\mathrm{\Δ}}_k^{mul}=-j\underset{n}{\Σ}\[(2{\left|A_{n+k}^H\right|}^2+{\left|A_{n+k}^V\right|}^2)C(0,n,z=L)-{\left|A_k^H\right|}^{2}C(0,0,z=L)\]$

$u_V(t=kT,z=L)=(A_k^V+{\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{add}}^{\′}})e^{{\mathrm{j\Δ}}_k^{{\mathrm{mul}}^{\′}}}$

${\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{add}}^{\′}}=\underset{mn\≠0}{\Σ}\[A_{m+k}^V{A}_{n+k}^V{\left(A_{m+n+k}^V\right)}^{*}+A_{m+k}^V{A}_{n+k}^H{\left(A_{m+n+k}^H\right)}^{*}\]C(m,n,z=L)+\underset{m\≠0}{\Σ}{A}_{m+k}^V{A}_k^H{\left(A_{m+k}^H\right)}^{*}C(m,0,z=L)$

${\mathrm{\Δ}}_k^{{\mathrm{mul}}^{\′}}=-j\underset{n}{\Σ}\[(2{\left|A_{n+k}^V\right|}^2+{\left|A_{n+k}^H\right|}^2)C(0,n,z=L)-{\left|A_k^V\right|}^{2}C(0,0,z=L)\]$

其中，t表示取样时刻，T表示脉冲宽度，z表示传输链路上距发射端的距离，L表示传输链路长度，和表示所述加性微扰量，和表示所述乘性微扰量；C(m,n,z＝L)表示每一项的加权系数；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。

6.一种非线性估计方法，所述非线性估计方法包括：

信息序列获取步骤，获取发射端输入的脉冲信号的符号信息序列；

微扰量生成步骤，计算相对于当前时刻的一个或多个时刻上的脉冲相互作用项的加权和，以获得在一定长度的传输链路上产生的加性微扰量和乘性微扰量；其中，所述加性微扰量为不包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和，所述乘性微扰量为包含当前时刻当前偏振态的脉冲相互作用项的加权和；

信号估计步骤，根据所述符号信息序列、所述加性微扰量和所述乘性微扰量，来估计在接收端接收到的信号；

其中，所述微扰量生成步骤具体包括：

符号信息获取步骤，获取多个脉冲相互作用项中的每一项相对于当前时刻的一个或多个时刻的脉冲的符号信息；

加权和计算步骤，利用每一项的相对于当前时刻的一个或多个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一个或多个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多个脉冲相互作用项的加权值之和；

微扰量获取步骤，根据所述多个脉冲相互作用项的加权值之和，获得在一定长度的传输链路上产生的所述加性微扰量和所述乘性微扰量。

7.根据权利要求6所述的非线性估计方法，其中，所述信号估计步骤对所述符号信息序列和所述加性微扰量进行加性运算，然后将运算结果和所述乘性微扰量进行乘性运算。

8.一种接收机，其中，所述接收机包括如权利要求1至5任一项所述的非线性估计装置。