CN103312414A - 一种逆信道装置和包含该装置的发射机、接收机及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种逆信道装置和包含该装置的发射机、接收机及系统，其中，所述逆信道装置包括：逆非线性计算单元，其用于对输入信号进行非线性加性损伤的计算和非线性乘性损伤的计算，得到所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号；逆线性计算单元，其用于根据所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的线性函数，计算所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号。本发明实施例的有益效果在于：通过让信号在实际信道传输后或者传输前通过一个逆信道，来恢复出发射的信号，可以有效地补偿光纤通信系统的信道内非线性损伤。

Description

一种逆信道装置和包含该装置的发射机、接收机及系统

技术领域

本发明涉及光通信，尤其涉及一种光通信系统中用于进行非线性补偿的逆信道装置和包含该装置的发射机、接收机及系统。

背景技术

信道内非线性(intra-channel nonlinearity)引起的相位噪声和波形损伤是导致长距离传输光纤通信系统代价的主要来源之一。在相干光通信系统中，可以利用发射机的数字预失真(Digital Pre-distortion，DPD)(文献L.Dou et al.，OFC2011，paper OThF5)或者利用接收机的数字反向传输(Digital Back-propagation，DBP)(文献W.Yan et al.，ECOC2011，paper Tu.3.A.2)来补偿信道内非线性损伤。

发明人在实现本发明的过程中发现，这些方法的思路都是计算整个信道或者一部分信道的非线性损伤，并通过减法或者调相的操作来消除这个非线性损伤，因此存在计算不准确导致性能较低的问题。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种逆信道装置和包含该装置的发射机、接收机及系统，通过让信号在实际信道传输后或者传输前通过一个逆信道，来恢复出发射的信号，消除信道中的损伤。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种逆信道装置，其中，所述逆信道装置包括：

逆非线性计算单元，其用于对输入信号进行非线性加性损伤的计算和非线性乘性损伤的计算，得到所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号；

逆线性计算单元，其用于根据所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的线性函数，计算所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种接收机，其中，所述接收机包括：一个或多个前述的逆信道装置，其中，

当所述接收机包括一个所述逆信道装置时，所述逆信道装置设置于所述接收机的模数转换器和自适应均衡和偏振解复用之间，所述逆信道装置用于构造原信道的逆信道；

当所述接收机包括多个所述逆信道装置时，所述多个逆信道装置设置于所述接收机的模数转换器和自适应均衡和偏振解复用之间，每一个所述逆信道装置用于构造一部分原信道的逆信道。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种发射机，其中，所述发射机包括：一个或多个前述的逆信道装置，其中，

当所述发射机包括一个所述逆信道装置时，所述逆信道装置设置于所述发射机的数模转换器之前，所述逆信道装置用于构造原信道的逆信道；

当所述发射机包括多个所述逆信道装置时，所述多个逆信道装置设置于所述发射机的数模转换器之前，每一个所述逆信道装置用于构造一部分原信道的逆信道。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种传输系统，其中，所述系统包括：发射机和接收机，所述发射机或者所述接收机中包含一个或多个前述的逆信道装置。

本发明实施例的有益效果在于：通过让信号在实际信道传输后或者传输前通过一个逆信道，来恢复出发射的信号，可以有效地补偿光纤通信系统的信道内非线性损伤。

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

所包括的附图用来提供对本发明的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，例示了本发明的优选实施方式，并与文字说明一起用来解释本发明的原理，其中对于相同的要素，始终用相同的附图标记来表示。

在附图中：

图1是本发明实施例的逆信道装置的组成示意图；

图2A和图2B是本发明实施例的逆非线性计算单元的两个实施例的组成示意图；

图3A和图3B是本发明实施例的逆线性计算单元的两个实施例的组成示意图；

图4是本发明实施例的逆信道装置的一个优选实施例的组成示意图；

图5是本发明实施例的接收机包含一个逆信道装置的组成示意图；

图6是本发明实施例的接收机包含多个逆信道装置的组成示意图；

图7是本发明实施例的发射机包含一个逆信道装置的组成示意图；

图8是本发明实施例的发射机包含多个逆信道装置的组成示意图；

图9是本发明实施例的传输系统的组成示意图；

图10是使用本发明实施例的逆信道装置进行非线性补偿的实验性能示意图；

图11是本发明实施例的非线性补偿方法的流程图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本发明实施例的前述以及其它特征将变得明显。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纤通信系统为例进行说明，但可以理解，本发明实施例并不以此作为限制，任何其他的需要消除信道内的损伤(包括线性损伤和非线性损伤)的传输系统都可以应用本发明实施例提供的装置。

在以下的说明中，是以输入信号包含两个偏振态为例进行说明，但可以理解，本发明实施例并不以此作为限制，当输入信号只包含一个偏振态时，例如只包含H偏振态或者只包含V偏振态时，同样可以通过本发明实施例的逆信道装置进行线性损伤和非线性损伤的补偿。

以下结合附图对本发明实施例的逆信道装置、包含该逆信道装置的接收机、包含该逆信道装置的发射机、包含该逆信道装置的传输系统进行说明。

实施例1

本发明实施例提供了一种逆信道装置。图1为该逆信道装置的组成示意图，请参照图1，该逆信道装置1包括：逆非线性计算单元101和逆线性计算单元102，其中：

逆非线性计算单元101用于对输入信号进行非线性加性损伤的计算和非线性乘性损伤的计算，得到所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号。

逆线性计算单元102用于根据所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的线性函数，计算所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号。

在本实施例中，输入信号可以包含两个偏振态的信号，也可以只包含一个偏振态的信号。当输入信号包含两个偏振态的信号时，通过该逆非线性计算单元101可以得到该输入信号在两个偏振态上的包含非线性损伤的信号。例如，输入信号包括水平偏振态的信号H和垂直偏振态的信号V，则通过该逆非线性计算单元101可以得到H_NL和V_NL，其中，H_NL为信号H在水平偏振态上的包含非线性损伤的信号，V_NL为信号V在垂直偏置态上的包含非线性损伤的信号。当输入信号只包含一个偏振态的信号时，通过该逆非线性计算单元101可以得到该输入信号在该偏振态上的包含非线性损伤的信号。例如，输入信号仅包括水平偏振态的信号H，相当于该输入信号在垂直偏振态上的信号V为0，则通过该逆非线性计算单元101可以得到信号H在水平偏振态上的包含非线性损伤的信号H_NL。

在一个实施例中，原信道的信道配置参数是已知的，则本实施例的逆非线性计算单元101可以通过图2A所示的组成来实现。请参照图2A，该逆非线性计算单元101包括：逆非线性系数计算模块201、逆非线性微扰计算模块202和逆非线性加乘模块203。其中：

逆非线性系数计算模块201根据所述信道配置参数计算所述逆信道的非线性系数。

逆非线性微扰计算模块202根据所述逆信道的非线性系数和输入信号计算所述逆信道内的非线性微扰。

逆非线性加乘模块203根据所述逆信道内的非线性微扰和输入信号计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号。

在一个实施例中，逆非线性系数计算模块201可以通过现有的非线性系数计算方法来计算该逆信道的非线性系数，但由于现有的非线性系数计算方法是用于计算原信道的非线性系数，而本实施例是计算逆信道的非线性系数，因此，在利用现有的非线性系数计算方法计算逆信道的非线性系数时，需要对原信道的信道配置参数的符号取反。也即，以原信道的信道配置参数的符号取反后的值作为逆信道的信道配置参数，来利用现有的非线性系数计算方法计算逆信道的非线性系数。

在本实施例中，信道配置参数主要包括光纤参数，这里的光纤参数可以是衰减因子(α)、色散因子(β)以及非线性因子(γ)的任意组合，具体选用哪种组合，取决于非线性系数计算方法。例如，如果非线性系数计算方法用到了这三个光纤参数，则将这三个光纤参数的符号取反，再利用该非线性系数计算方法计算该逆信道的非线性系数。

在本实施例中，已知的Mecozzi的方法(文献A.Meccozi et al.，PTL，vol.12，pp.392-394，2000)和Wei的方法(文献X.Wei，Opt.Lett.，vol.31，pp.2544-2546，2006)都可以用于计算原信道的非线性系数，则本实施例可以利用这两种方法计算逆信道的非线性系数，当然，在计算逆信道的非线性系数时，要对用到的信道配置参数(例如光纤参数)的符号取反。

在一个实施例中，逆非线性微扰计算模块202可以用于计算逆信道内由于信道内四波混频(IFWM，Intrachannel Four Wave Mixing)、信道内交叉相位调制(IXPM，Intrachannel cross-phase Modulation)和自相位调制(SPM，Self-phase Modulation)引起的非线性微扰。

其中，由于信道内四波混频(IFWM)引起的非线性微扰可以通过以下公式来计算：

${\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,n)(H_{l+m}{H}_{l+n}{H}_{l+m+n}^{*}+H_{l+m}{V}_{l+n}{V}_{l+m+n}^{*});$

${\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,n)(V_{l+m}{V}_{l+n}{V}_{l+m+n}^{*}+V_{l+m}{H}_{l+n}{H}_{l+m+n}^{*}).$

其中，由于信道内交叉相位调制(IXPM)引起的非线性微扰可以通过以下公式来计算：

${\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM},l}=\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)(2{\left|H_{l+m}\right|}^2+{\left|V_{l+m}\right|}^2);$

${\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM},l}=\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)(2{\left|V_{l+m}\right|}^2+{\left|H_{l+m}\right|}^2);$

$w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)H_{l+m}{V}_{l+m}^{*};$

$w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)V_{l+m}{H}_{l+m}^{*};$

其中，由于自相位调制(SPM)引起的非线性微扰可以通过以下公式来计算：

φ_h，SPM，l＝φ_v，SPM，l＝c(0，0)(|H_l|²+|V_l|²)；

在以上的公式中，c为逆信道的非线性系数，m和n为相对时刻，l为绝对时刻，H为水平偏振态的输入信号，V为垂直偏振态的输入信号。本实施例是以通过以上公式计算逆信道内的非线性微扰为例进行说明，但本实施例并不以此作为限制，现有技术中，以及随着技术的发展的未来技术中，凡是计算逆信道的非线性微扰的方法都包含于本发明实施例的逆非线性微扰计算模块202的保护范围。

在一个实施例中，逆非线性加乘模块203可以根据以下公式计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号：

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{SPM}})}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& e^{j({\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{V,\mathrm{spm}})}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right].$

也可以根据以下公式来计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号：

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{SPM}})}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& \sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{SPM}})}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right].$

还可以根据以下公式来计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号：

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=e^{{\mathrm{j\φ}}_c}\left[\begin{array}{cc}\sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\Δ}}}& w_{\mathrm{hw},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& \sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\Δ}}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right].$

其中，H为水平偏振态的输入信号，V为垂直偏振态的输入信号。Δ_h，IFWM和Δ_v，IFWM为由于信道内四波混频(IFWM)引起的非线性微扰，φ_h，IXPM、φ_v，IXPM、w_hv，IXPM和w_vh，IXPM为由于信道内交叉相位调制(IXPM)引起的非线性微扰，φ_h，SPM和φ_v，SPM为由于自相位调制(SPM)引起的非线性微扰， ${\mathrm{\φ}}_c=\frac{{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM}}}{2}+{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{SPM}},$ ${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\Δ}}=\frac{{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM}}-{\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM}}}{2},$ 这些非线性微扰都是通过前述的逆非线性微扰计算模块202计算获得的。

在本实施例中，以上公式也可以称之为加乘模型。这些公式也只是举例说明，任何其他的通过对输入信号与非线性微扰进行加性和乘性计算来消除非线性损伤的计算方法和公式都包含于本发明实施例的逆非线性加乘模块203的保护范围。

在另外一个实施例中，原信道的信道配置参数是未知的，则本实施例的逆非线性计算单元101可以通过图2B所示的组成来实现。请参照图2B，该逆非线性计算单元101除了包括前述的逆非线性系数计算模块201、逆非线性微扰计算模块202和逆非线性加乘模块203以外，还包括光纤参数估计模块204。

在本实施例中，该光纤参数估计模块204通过分析输入信号，例如H和V，来估计光纤信道的参数(包括衰减因子α和/或色散因子β和/或非线性因子γ)，以提供给逆非线性系数计算模块。光纤参数估计的方法也可以采用公知的技术，例如文献L.Liu et al.，OFC2009，paper JWA36和J.C.Geyer et al.，PTL，vol.20，pp.776-778，2008所述的方法等。

以上两个实施方式只是对逆非线性计算单元101的两个举例，本实施例并不以此作为限制，其他可以实现该逆非线性计算单元101的功能的组成也包含于本发明的保护范围。

在一个实施例中，逆线性计算单元102可以通过图3A所示的逆色散模块301来实现，如图3A所示，该逆色散模块301根据输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的色散传递函数计算该输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号。

在本实施例中，该逆色散模块301可以根据以下公式来计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号：

$H_{\mathrm{IC}}=H_{\mathrm{NL}}\⊗h_{\mathrm{CD}}^{-1};$

$V_{\mathrm{IC}}=V_{\mathrm{NL}}\⊗h_{\mathrm{CD}}^{-1}.$

其中，H_IC为输入信号在水平偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号，V_IC为输入信号在垂直偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号。同样的，当该输入信号只有一个偏振态时，通过该逆色散单元的计算，只得到其在该偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号，也即只得到H_IC或V_IC。

其中，H_NL为输入信号在水平偏振态上的包含非线性损伤的信号，V_NL为输入信号在垂直偏振态上的包含非线性损伤的信号。H_NL和V_NL是通过前述逆非线性计算单元101的逆非线性加乘模块203计算获得的。同样的，当输入信号只有一个偏振态时，通过该逆非线性加乘模块203的计算，只得到其在该偏振态上的包含非线性损伤的信号，也即只得到H_NL或V_NL。

其中，h_CD为原信道的色散传递函数，

为原信道的色散传递函数的逆。

在另外一个实施例中，逆线性计算单元102也可以通过图3B所示的组成来实现。请参照图3B，该逆线性计算单元102除了包括前述的逆色散模块301以外，还包括一个逆偏振模色散(PMD)模块302。

在本实施例中，该逆PMD模块302的输入信号和输出信号的关系是：

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{IC}}\\ V_{\mathrm{IC}}\end{array}\right]=H_{\mathrm{PMD}}^{-1}\×\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{CD}}\\ V_{\mathrm{CD}}\end{array}\right]$

其中H_PMD是原信道的PMD传输矩阵，

是原信道的PMD传输矩阵的逆。

以上两个实施方式只是对逆线性计算单元102的两个举例，本实施例并不以此作为限制，其他可以实现该逆线性计算单元102的功能的组成也包含于本发明的保护范围。

在本实施例中，该逆信道装置适用于但不限于mPSK、mQAM、mAPSK等各种调制格式，以及子载波复用或OFDM技术。

图4为本发明实施例的逆信道装置的一个优选实施例的组成示意图，请参照图4，该逆信道装置包括：逆非线性系数计算模块401、逆非线性微扰计算模块402、逆非线性加乘模块403以及逆色散模块404。

其中，逆非线性系数计算模块401可以通过前述的逆非线性系数计算模块201来实现，逆非线性微扰计算模块402可以通过前述的逆非线性微扰计算模块202来实现，逆非线性加乘模块403可以通过前述的逆非线性加乘模块203来实现，逆色散模块404可以通过前述的逆色散模块301来实现。由于在前述实施例中，已经对逆非线性系数计算模块201、逆非线性微扰计算模块202、逆非线性加乘模块203、逆色散模块301进行了详细说明，在此不再赘述。

通过本发明实施例的逆信道装置，让信号在实际信道传输后或者传输前通过本发明实施例的逆信道装置，可以在接收机恢复出发射的信号，消除信道中的损伤(线性损伤和非线性损伤)，由此，可以有效地补偿光纤通信系统的信道内非线性损伤。

实施例2

本发明实施例还提供了一种接收机。该接收机除了包括其原有的组成和功能以外，还包括本发明实施例的逆信道装置。

在一个实施例中，该接收机包括一个本发明实施例提供的逆信道装置，则该逆信道装置设置于所述接收机的模数转换器和自适应均衡和偏振解复用之间。在该实施例中，该逆信道装置用于构造整个原信道的逆信道，也即该逆信道装置用于计算各个值的参数对应整个原信道。

图5为该接收机的组成示意图，请参照图5，该接收机包括：

偏振分集集成前端501、模数转换器502、逆信道装置503、自适应均衡和偏振解复用装置504、偏差补偿装置505、载波相位恢复装置506以及数据恢复装置507。

其中，偏振分集集成前端501、模数转换器502、自适应均衡和偏振解复用装置504、偏差补偿装置505、载波相位恢复装置506以及数据恢复装置507可以通过现有手段来实现，其内容被合并于此，在此不再赘述。

其中，逆信道装置503可以通过实施例1的逆信道装置1来实现，在此省略说明。

在另外一个实施例中，该接收机包括多个本发明实施例提供的逆信道装置，则该多个逆信道装置也是设置于该接收机的模数转换器和自适应均衡和偏振解复用之间。在该实施例中，每一个逆信道装置(503₁～503_N)用于构造一部分原信道的逆信道，也即，每一个逆信道装置用于计算各个值的参数对应一部分原信道。在本实施例中，相当于将图5的逆信道装置503拆成了N个级联的单元，即每次只构造一部分原信道的逆信道，最后级联构成整个原信道的逆信道，如图6所示。在本实施例中，由于分拆了整个逆信道，使每个逆信道单元所包含的非线性效应都减弱，所以微扰分析的准确性得到提高。一个极端的例子是把每个光纤跨段作为一级构造逆信道，且不采用加乘模型而只考虑SPM的相位噪声，图6的结构就退化成了公知的BP技术(文献E.Ip et al.，JLT，vol.26，pp.3416-3425，2008)。

本发明实施例的接收机利用了逆信道装置，让信号在实际信道传输后通过该逆信道装置，可以在接收机恢复出发射的信号，消除信道中的损伤(线性损伤和非线性损伤)，由此，可以有效地补偿光纤通信系统的信道内非线性损伤。

实施例3

本发明实施例还提供了一种发射机。该发射机除了包括其原有的组成和功能以外，还包括本发明实施例的逆信道装置。

在一个实施例中，该发射机包括一个本发明实施例提供的逆信道装置，则该逆信道装置设置于所述发射机的数模转换器之前。在该实施例中，该逆信道装置用于构造整个原信道的逆信道，也即该逆信道装置用于计算各个值的参数对应整个原信道。

图7为该发射机的组成示意图，请参照图7，该发射机包括：

模式生成装置701、逆信道装置702、数模转换器703以及调制器704。

其中，模式生成装置701、数模转换器703以及调制器704可以通过现有手段来实现，其内容被合并于此，在此不再赘述。

其中，逆信道装置702可以通过实施例1的逆信道装置1来实现，在此省略说明。

在另外一个实施例中，该发射机包括多个本发明实施例提供的逆信道装置，则该多个逆信道装置也是设置于该发射机的数模转换器之前。在该实施例中，每一个逆信道装置(702₁～702_N)用于构造一部分原信道的逆信道，也即，每一个逆信道装置用于计算各个值的参数对应一部分原信道。在本实施例中，相当于将图7的逆信道装置702拆成了N个级联的单元，即每次只构造一部分原信道的逆信道，最后级联构成整个原信道的逆信道，如图8所示。在本实施例中，由于分拆了整个逆信道，使每个逆信道单元所包含的非线性效应都减弱，所以微扰分析的准确性得到提高。一个极端的例子是把每个光纤跨段作为一级构造逆信道，且不采用加乘模型而只考虑SPM的相位噪声，图8的结构就退化成了公知的BP技术(文献E.Ip et al.，JLT，vol.26，pp.3416-3425，2008)。

本发明实施例的发射机利用了逆信道装置，让信号在实际信道传输前通过该逆信道装置，可以在接收机恢复出发射的信号，消除信道中的损伤(线性损伤和非线性损伤)，由此，可以有效地补偿光纤通信系统的信道内非线性损伤。

实施例4

本发明实施例还提供了一种传输系统。图9是该传输系统的组成示意图，请参照图9，该传输系统包括：发射机901和接收机902，其中：

该发射机901中或者该接收机902中包含一个或多个实施例1的逆信道装置。也即：

在一个实施例中，该发射机901中包括一个或多个实施例1的逆信道装置。当包括一个逆信道装置时，该一个逆信道装置构造了整个原信道的逆信道。当包括多个逆信道装置时，每一个逆信道装置构造整个原信道的一部分的逆信道，所有的逆信道装置构造了整个原信道的逆信道。

在另外一个实施例中，该接收机902中包括一个或多个实施例1的逆信道装置。当包括一个逆信道装置时，该一个逆信道装置构造了整个原信道的逆信道。当包括多个逆信道装置时，每一个逆信道装置构造整个原信道的一部分的逆信道，所有的逆信道装置构造了整个原信道的逆信道。

在另外一个实施例中，该发射机901和接收机902中都包含一个或多个实施例1的逆信道装置。每一个逆信道装置构造整个原信道的一部分的逆信道，所有的逆信道装置构造了整个原信道的逆信道。例如在发射机和接收机各自构造一半光纤传输信道的逆信道，也可以达到补偿整个光纤传输信道的非线性的效果。

在本实施例中，该传输系统可以是光纤通信传输系统，也可以其他需要进行非线性补偿的传输系统，本实施例并不以此作为限制。

本发明实施例的传输系统利用了逆信道装置，让信号在实际信道传输前和/或传输后通过该逆信道装置，可以在接收机恢复出发射的信号，消除信道中的损伤(线性损伤和非线性损伤)，由此，可以有效地补偿光纤通信系统的信道内非线性损伤。

图10显示了某一典型的长距离相干光传输实验中不使用逆信道装置和使用本发明实施例的逆信道装置的性能对比示意图。从图10中可以看出，本发明实施例的逆信道装置能有效提高非线性补偿的性能。

实施例5

本发明实施例还提供了一种非线性补偿方法。图11是该方法的流程图，请参照图11，该方法包括：

步骤1101：对进入逆信道的输入信号进行非线性加性损伤的计算和非线性乘性损伤的计算，得到所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号；

步骤1102：根据所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的线性函数，计算所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号。

在一个实施例中，通过对非线性效应的微扰分析来构造逆信道，逆信道中的非线性效应可以用加乘模型(Additive-multiplicative model，AM model)来表示，然后用微扰法根据非线性系数计算逆信道中的非线性损伤。其中，非线性系数的计算可以利用Mecozzi的方法(文献A.Meccozi et al.，PTL，vol.12，pp.392-394，2000)或Wei的方法(文献X.Wei，Opt.Lett.，vol.31，pp.2544-2546，2006)。其中，加乘模型的一个典型的例子为专利文献“一种针对信道内非线性引入的噪声的计算装置”，发明人窦亮，申请号201110287852.X。

在本实施例中，步骤1101具体可以先根据逆信道的信道配置参数计算该逆信道的非线性系数，然后根据该逆信道的非线性系数和该输入信号计算该逆信道内的非线性微扰，最后根据该逆信道内的非线性微扰和该输入信号计算该输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号。

在一个实施方式中，该逆信道的信道配置参数包括光纤参数，该光纤参数包括衰减因子α和/或色散因子β和/或非线性因子γ。其中，该逆信道的非线性系数可以根据该光纤参数进行了符号取反后的值来计算。

在一个实施方式中，该逆信道内的非线性微扰包括了该逆信道内由于信道内四波混频IFWM、信道内交叉相位调制IXPM和自相位调制SPM引起的非线性微扰。

其中，

由于信道内四波混频IFWM引起的非线性微扰为：

${\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,n)(H_{l+m}{H}_{l+n}{H}_{l+m+n}^{*}+H_{l+m}{V}_{l+n}{V}_{l+m+n}^{*});$

${\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,n)(V_{l+m}{V}_{l+n}{V}_{l+m+n}^{*}+V_{l+m}{H}_{l+n}{H}_{l+m+n}^{*});$

由于信道内交叉相位调制IXPM引起的非线性微扰为：

${\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM},l}=\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)(2{\left|H_{l+m}\right|}^2+{\left|V_{l+m}\right|}^2);$

${\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM},l}=\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)(2{\left|V_{l+m}\right|}^2+{\left|H_{l+m}\right|}^2);$

$w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)H_{l+m}{V}_{l+m}^{*};$

$w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)V_{l+m}{H}_{l+m}^{*};$

由于自相位调制SPM引起的非线性微扰为：

φ_h，SPM，l＝φ_v，SPM，l＝c(0，0)(|H_l|²+|V_l|²)；

其中，c为所述逆信道的非线性系数，m和n为相对时刻，l为绝对时刻，H为水平偏振态的输入信号，V为垂直偏振态的输入信号。

在一个实施方式中，该输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号可以通过以下公式计算获得：

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{SPM}})}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& e^{j({\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{SPM}})}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right];$ 或者

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{SPM}})}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& \sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{SPM}})}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right];$ 或者

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=e^{{\mathrm{j\φ}}_c}\left[\begin{array}{cc}\sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\Δ}}}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& \sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{-j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\Δ}}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right];$

其中，Δ_h，IFWM和Δ_v，IFWM为由于信道内四波混频IFWM引起的非线性微扰，φ_h，IXPM、φ_v，IXPM、w_hv，IXPM和w_vh，IXPM为由于信道内交叉相位调制IXPM引起的非线性微扰，φ_h，SPM和φ_v，SPM为由于自相位调制SPM引起的非线性微扰，

H为水平偏振态的输入信号，V为垂直偏振态的输入信号。

在一个实施方式中，该输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号，具体可以根据该输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的色散传递函数计算获得。

其中，该输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号可以通过以下公式计算获得：

$H_{\mathrm{IC}}=H_{\mathrm{NL}}\⊗h_{\mathrm{CD}}^{-1};$

$V_{\mathrm{IC}}=V_{\mathrm{NL}}\⊗h_{\mathrm{CD}}^{-1}.$

以上公式和计算方法只是举例说明，本发明实施例并不限制具体的实现方式，只要是根据以上描述实现了上述功能的方法都包含于本发明实施例的保护范围。

本实施例的方法可以用于补偿整个光纤传输信道(原信道)的非线性损伤，也可以用于补偿一部分光纤传输信道(原信道)的非线性损伤，本实施例并不以此作为限制。具体的区别主要体现在所使用的信道配置参数上，例如光纤参数中的光纤长度等。

本发明实施例的方法通过在数字域构造一个信道的逆(即逆信道，inversechannel)，让信号在实际信道传输后或者传输前通过一个逆信道，这样就可以在接收机恢复出发射的信号，消除信道中的损伤，包括线性损伤和非线性损伤。

以上参照附图描述了本发明的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或者它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可以用本领域共知的下列技术中的任一项或者他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

流程图中或在此以其它方式描述的任何过程或方法描述或框可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程中的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中，可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或者按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明所述技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或者在此以其它方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质例如可以是但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、设备或传播介质。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或更多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)(电子装置)，只读存储器(ROM)(电子装置)，可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪速存储器)(电子装置)，光纤(光装置)，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)(光学装置)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其它合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

上述文字说明和附图示出了本发明的各种不同的特征。应当理解，本领域普通技术人员可以准备合适的计算机代码来实现上面描述且在附图中例示的各个步骤和过程。还应当理解，上面描述的各种终端、计算机、服务器、网络等可以是任何类型的，并且可以根据公开内容来准备所述计算机代码以利用所述装置实现本发明。

在此公开了本发明的特定实施方式。本领域的普通技术人员将容易地认识到，本发明在其他环境下具有其他应用。实际上，还存在许多实施方式和实现。所附权利要求绝非为了将本发明的范围限制为上述具体实施方式。另外，任意对于“用于……的装置”的引用都是为了描绘要素和权利要求的装置加功能的阐释，而任意未具体使用“用于……的装置”的引用的要素都不希望被理解为装置加功能的元件，即使该权利要求包括了“装置”的用词。

尽管已经针对特定优选实施方式或多个实施方式示出并描述了本发明，但是显然，本领域技术人员在阅读和理解说明书和附图时可以想到等同的修改例和变型例。尤其是对于由上述要素(部件、组件、装置、组成等)执行的各种功能，除非另外指出，希望用于描述这些要素的术语(包括“装置”的引用)对应于执行所述要素的具体功能的任意要素(即，功能等效)，即使该要素在结构上不同于在本发明的所例示的示例性实施方式或多个实施方式中执行该功能的公开结构。另外，尽管以上已经针对几个例示的实施方式中的仅一个或更多个描述了本发明的具体特征，但是可以根据需要以及从对任意给定或具体应用有利的方面考虑，将这种特征与其他实施方式的一个或更多个其他特征相结合。

关于包括以上多个实施例的实施方式，还公开下述的附记。

附记1、一种逆信道装置，其中，所述逆信道装置包括：

逆非线性计算单元，其用于对输入信号进行非线性加性损伤的计算和非线性乘性损伤的计算，得到所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号；

逆线性计算单元，其用于根据所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的线性函数，计算所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号。

附记2、根据附记1所述的装置，其中，所述逆非线性计算单元包括：

逆非线性系数计算模块，其根据信道配置参数计算所述逆信道的非线性系数；

逆非线性微扰计算模块，其根据所述逆信道的非线性系数和输入信号计算所述逆信道内的非线性微扰；

逆非线性加乘模块，其根据所述逆信道内的非线性微扰和输入信号计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号。

附记3、根据附记2所述的装置，其中，所述信道配置参数包括光纤参数，所述光纤参数包括衰减因子α和/或色散因子β和/或非线性因子γ；

其中，所述逆非线性系数计算模块利用所述光纤参数进行了符号取反后的值，计算所述逆信道的非线性系数。

附记4、根据附记2所述的装置，其中，所述逆非线性微扰计算模块具体用于计算所述逆信道内由于信道内四波混频IFWM、信道内交叉相位调制IXPM和自相位调制SPM引起的非线性微扰；

其中，

由于信道内四波混频IFWM引起的非线性微扰为：

${\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,n)(H_{l+m}{H}_{l+n}{H}_{l+m+n}^{*}+H_{l+m}{V}_{l+n}{V}_{l+m+n}^{*});$

${\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,n)(V_{l+m}{V}_{l+n}{V}_{l+m+n}^{*}+V_{l+m}{H}_{l+n}{H}_{l+m+n}^{*});$

由于信道内交叉相位调制IXPM引起的非线性微扰为：

${\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM},l}=\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)(2{\left|H_{l+m}\right|}^2+{\left|V_{l+m}\right|}^2);$

${\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM},l}=\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)(2{\left|V_{l+m}\right|}^2+{\left|H_{l+m}\right|}^2);$

$w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)H_{l+m}{V}_{l+m}^{*};$

$w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)V_{l+m}{H}_{l+m}^{*};$

由于自相位调制SPM引起的非线性微扰为：

φ_h，SPM，l＝φ_v，SPM，l＝c(0，0)(|H_l|²+|V_l|²)；

其中，c为所述逆信道的非线性系数，m和n为相对时刻，l为绝对时刻，H为水平偏振态的输入信号，V为垂直偏振态的输入信号。

附记5、根据附记2所述的装置，其中，所述逆非线性加乘模块具体根据以下公式计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号：

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{SPM}})}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& e^{j({\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{SPM}})}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right];$ 或者

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{SPM}})}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& \sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{SPM}})}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right];$ 或者

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=e^{{\mathrm{j\φ}}_c}\left[\begin{array}{cc}\sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\Δ}}}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& \sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{-j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\Δ}}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right];$

其中，Δ_h，IFWM和Δ_v，IFWM为由于信道内四波混频IFWM引起的非线性微扰，φ_h，IXPM、φ_v，IXPM、w_hv，IXPM和w_vh，IXPM为由于信道内交叉相位调制IXPM引起的非线性微扰，φ_h，SPM和φ_v，SPM为由于自相位调制SPM引起的非线性微扰，

H为水平偏振态的输入信号，V为垂直偏振态的输入信号。

附记6、根据附记1所述的装置，其中，

所述逆线性计算单元为逆色散单元，其根据所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的色散传递函数计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号；

其中，所述逆色散单元具体根据以下公式计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号：

$H_{\mathrm{IC}}=H_{\mathrm{NL}}\⊗h_{\mathrm{CD}}^{-1};$

$V_{\mathrm{IC}}=V_{\mathrm{NL}}\⊗h_{\mathrm{CD}}^{-1}.$

附记7、一种接收机，所述接收机包括一个或多个附记1至附记7任一项所述的逆信道装置，其中，

当所述接收机包括一个所述逆信道装置时，所述逆信道装置设置于所述接收机的模数转换器和自适应均衡和偏振解复用之间，所述逆信道装置用于构造原信道的逆信道；

当所述接收机包括多个所述逆信道装置时，所述多个逆信道装置设置于所述接收机的模数转换器和自适应均衡和偏振解复用之间，每一个所述逆信道装置用于构造一部分原信道的逆信道。

附记8、一种发射机，所述发射机包括一个或多个附记1至附记7任一项所述的逆信道装置，其中，

当所述发射机包括一个所述逆信道装置时，所述逆信道装置设置于所述发射机的数模转换器之前，所述逆信道装置用于构造原信道的逆信道；

当所述发射机包括多个所述逆信道装置时，所述多个逆信道装置设置于所述发射机的数模转换器之前，每一个所述逆信道装置用于构造一部分原信道的逆信道。

附记9、一种传输系统，所述传输系统包括发射机和接收机，所述发射机或者所述接收机中包含一个或多个附记1至附记7任一项所述的逆信道装置。

附记10、一种非线性补偿方法，其中，所述方法包括：

对输入信号进行非线性加性损伤的计算和非线性乘性损伤的计算，得到所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号；

根据所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的线性函数，计算所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号。

附记11、根据附记10所述的方法，其中，可以先根据逆信道的信道配置参数计算该逆信道的非线性系数，然后根据该逆信道的非线性系数和该输入信号计算该逆信道内的非线性微扰，最后根据该逆信道内的非线性微扰和该输入信号计算该输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号。

附记12，根据附记11所述的方法，其中，该逆信道的信道配置参数包括光纤参数，该光纤参数包括衰减因子α和/或色散因子β和/或非线性因子γ。其中，该逆信道的非线性系数可以根据该光纤参数进行了符号取反后的值来计算。

附记13，其中，该逆信道内的非线性微扰包括了该逆信道内由于信道内四波混频IFWM、信道内交叉相位调制IXPM和自相位调制SPM引起的非线性微扰；

其中，

由于信道内四波混频IFWM引起的非线性微扰为：

${\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,n)(H_{l+m}{H}_{l+n}{H}_{l+m+n}^{*}+H_{l+m}{V}_{l+n}{V}_{l+m+n}^{*});$

${\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,n)(V_{l+m}{V}_{l+n}{V}_{l+m+n}^{*}+V_{l+m}{H}_{l+n}{H}_{l+m+n}^{*});$

由于信道内交叉相位调制IXPM引起的非线性微扰为：

${\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM},l}=\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)(2{\left|H_{l+m}\right|}^2+{\left|V_{l+m}\right|}^2);$

${\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM},l}=\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)(2{\left|V_{l+m}\right|}^2+{\left|H_{l+m}\right|}^2);$

$w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)H_{l+m}{V}_{l+m}^{*};$

$w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)V_{l+m}{H}_{l+m}^{*};$

由于自相位调制SPM引起的非线性微扰为：

φ_h，SPM，l＝φ_v，SPM，l＝c(0，0)(|H_l|²+|V_l|²)；

其中，c为所述逆信道的非线性系数，m和n为相对时刻，l为绝对时刻，H为水平偏振态的输入信号，V为垂直偏振态的输入信号。

附记14，其中，该输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号可以通过以下公式计算获得：

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{SPM}})}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& e^{j({\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{SPM}})}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right];$ 或者

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{SPM}})}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& \sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{SPM}})}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right];$ 或者

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=e^{{\mathrm{j\φ}}_c}\left[\begin{array}{cc}\sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\Δ}}}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& \sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{-j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\Δ}}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right];$

其中，Δ_h，IFWM和Δ_v，IFWM为由于信道内四波混频IFWM引起的非线性微扰，φ_h，IXPM、φ_v，IXPM、w_hv，IXPM和w_vh，IXPM为由于信道内交叉相位调制IXPM引起的非线性微扰，φ_h，SPM和φ_v，SPM为由于自相位调制SPM引起的非线性微扰，

H为水平偏振态的输入信号，V为垂直偏振态的输入信号。

附记15，其中，该输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号，具体可以根据该输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的色散传递函数计算获得。

其中，该输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号可以通过以下公式计算获得：

$H_{\mathrm{IC}}=H_{\mathrm{NL}}\⊗h_{\mathrm{CD}}^{-1};$

$V_{\mathrm{IC}}=V_{\mathrm{NL}}\⊗h_{\mathrm{CD}}^{-1}.$

Claims (10)

1.一种逆信道装置，其中，所述逆信道装置包括：

逆非线性计算单元，其用于对输入信号进行非线性加性损伤的计算和非线性乘性损伤的计算，得到所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号；

逆线性计算单元，其用于根据所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的线性函数，计算所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述逆非线性计算单元包括：

逆非线性系数计算模块，其根据信道配置参数计算所述逆信道的非线性系数；

逆非线性微扰计算模块，其根据所述逆信道的非线性系数和输入信号计算所述逆信道内的非线性微扰；

逆非线性加乘模块，其根据所述逆信道内的非线性微扰和输入信号计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述信道配置参数包括光纤参数，所述光纤参数包括衰减因子α和/或色散因子β和/或非线性因子γ；

其中，所述逆非线性系数计算模块利用所述光纤参数进行了符号取反后的值，计算所述逆信道的非线性系数。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述逆非线性微扰计算模块具体用于计算所述逆信道内由于信道内四波混频IFWM、信道内交叉相位调制IXPM和自相位调制SPM引起的非线性微扰；

其中，

由于信道内四波混频IFWM引起的非线性微扰为：

${\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,n)(H_{l+m}{H}_{l+n}{H}_{l+m+n}^{*}+H_{l+m}{V}_{l+n}{V}_{l+m+n}^{*});$

${\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,n)(V_{l+m}{V}_{l+n}{V}_{l+m+n}^{*}+V_{l+m}{H}_{l+n}{H}_{l+m+n}^{*});$

由于信道内交叉相位调制IXPM引起的非线性微扰为：

${\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM},l}=\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)(2{\left|H_{l+m}\right|}^2+{\left|V_{l+m}\right|}^2);$

${\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM},l}=\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)(2{\left|V_{l+m}\right|}^2+{\left|H_{l+m}\right|}^2);$

$w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)H_{l+m}{V}_{l+m}^{*};$

$w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM},l}=j\underset{m\≠0}{\mathrm{\Σ}}c(m,0)V_{l+m}{H}_{l+m}^{*};$

由于自相位调制SPM引起的非线性微扰为：

φ_h，SPM，l＝φ_v，SPM，l＝c(0，0)(|H_l|²+|V_l|²)；

其中，c为所述逆信道的非线性系数，m和n为相对时刻，l为绝对时刻，H为水平偏振态的输入信号，V为垂直偏振态的输入信号。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述逆非线性加乘模块具体根据以下公式计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号：

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{SPM}})}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& e^{j({\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{SPM}})}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right];$ 或者

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{h,\mathrm{SPM}})}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& \sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j({\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{IXPM}}+{\mathrm{\φ}}_{v,\mathrm{SPM}})}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right];$ 或者

$\left[\begin{array}{c}{H}_{\mathrm{NL}}\\ V_{\mathrm{NL}}\end{array}\right]=e^{{\mathrm{j\φ}}_c}\left[\begin{array}{cc}\sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\Δ}}}& w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\\ w_{\mathrm{vh},\mathrm{IXPM}}& \sqrt{1-{\left|w_{\mathrm{hv},\mathrm{IXPM}}\right|}^2}{e}^{-j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{\Δ}}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}H+{\mathrm{\Δ}}_{h,\mathrm{IFWM}}\\ V+{\mathrm{\Δ}}_{v,\mathrm{IFWM}}\end{array}\right];$

其中，Δ_h，IFWM和Δ_v，IFWM为由于信道内四波混频IFWM引起的非线性微扰，φ_h，IXPM、φ_v，IXPM、w_hv，IXPM和w_vh，IXPM为由于信道内交叉相位调制IXPM引起的非线性微扰，φ_h，SPM和φ_v，SPM为由于自相位调制SPM引起的非线性微扰，

H为水平偏振态的输入信号，V为垂直偏振态的输入信号。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述逆线性计算单元为逆色散单元，其根据所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的色散传递函数计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号；

其中，所述逆色散单元具体根据以下公式计算输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号：

$H_{\mathrm{IC}}=H_{\mathrm{NL}}\⊗h_{\mathrm{CD}}^{-1};$

$V_{\mathrm{IC}}=V_{\mathrm{NL}}\⊗h_{\mathrm{CD}}^{-1}.$

7.一种接收机，所述接收机包括一个或多个权利要求1至权利要求7任一项所述的逆信道装置，其中，

当所述接收机包括一个所述逆信道装置时，所述逆信道装置设置于所述接收机的模数转换器和自适应均衡和偏振解复用之间，所述逆信道装置用于构造原信道的逆信道；

当所述接收机包括多个所述逆信道装置时，所述多个逆信道装置设置于所述接收机的模数转换器和自适应均衡和偏振解复用之间，每一个所述逆信道装置用于构造一部分原信道的逆信道。

8.一种发射机，所述发射机包括一个或多个权利要求1至权利要求7任一项所述的逆信道装置，其中，

当所述发射机包括一个所述逆信道装置时，所述逆信道装置设置于所述发射机的数模转换器之前，所述逆信道装置用于构造原信道的逆信道；

当所述发射机包括多个所述逆信道装置时，所述多个逆信道装置设置于所述发射机的数模转换器之前，每一个所述逆信道装置用于构造一部分原信道的逆信道。

9.一种传输系统，所述传输系统包括发射机和接收机，所述发射机或者所述接收机中包含一个或多个权利要求1至权利要求7任一项所述的逆信道装置。

10.一种非线性补偿方法，其中，所述方法包括：

对输入信号进行非线性加性损伤的计算和非线性乘性损伤的计算，得到所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号；

根据所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤的信号和信道的线性函数，计算所述输入信号在至少一个偏振态上的包含非线性损伤和线性损伤的信号。

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