CN103378908A - 一种强度调制直接检测系统的非线性损伤补偿方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种强度调制直接检测系统的非线性损伤补偿方法和装置，其中，所述方法包括：根据非线性系数和输入信号在不同时刻的值的差，计算所述输入信号的非线性损伤，以便消除该非线性损伤。应用本发明实施例的方法和装置，可以有效地减轻强度调制直接检测系统的非线性代价，提高系统容量。

Description

一种强度调制直接检测系统的非线性损伤补偿方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种强度调制直接检测系统的非线性损伤补偿方法和装置。

背景技术

强度调制直接检测(IM-DD，Intensity Modulation Direct Detection)系统是一种常用的光通信系统。它的特点是在发射端将发送信息调制在光的强度上，在接收端直接进行包络检测从而获取发送的信息。

发明人在实现本发明的过程中发现，由于在接收端通常采用平方律的光电探测器，引入了非线性操作，所以导致了强度调制直接检测系统中的非线性代价，降低了性能。

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强度调制直接检测系统的非线性损伤补偿方法和装置，以补偿由于强度调制直接检测系统的接收端直接检测引入的非线性损伤。

根据本发明实施例的一个目的，提供了一种非线性均衡器，其中，该非线性均衡器包括：

计算模块，其根据非线性系数和输入信号在不同时刻的值的差，计算所述输入信号的非线性损伤，以便消除该非线性损伤。

根据本发明实施例的一个目的，提供了一种接收机，其中，所述接收机包括：直接检测单元、模数转换单元、前述的非线性均衡器以及数据恢复单元，其中：

所述直接检测单元对输入信号进行直接检测；

所述模数转换单元对直接检测单元检测后的信号进行模数转换；

所述非线性均衡器对所述模数转换单元转换后的信号进行非线性损伤的补偿；

数据恢复单元，其对所述非线性均衡器补偿后的信号进行数据恢复。

根据本发明实施例的一个目的，提供了一种发射机，其中，所述发射机包括信号生成单元、前述的非线性均衡器、数模转换单元以及强度调制单元，其中：

所述信号生成单元根据输入数据生成用于传输的输入信号；

所述非线性均衡器对所述输入信号进行非线性损伤的补偿；

所述数模转换单元对所述非线性均衡器补偿后的信号进行数模转换；

所述强度调制单元对所述数模转换单元转换后的信号进行强度调制。

根据本发明实施例的一个目的，提供了一种传输系统，其中，所述传输系统包括前述的发射机和/或前述的接收机。

根据本发明实施例的一个目的，提供了一种强度调制直接检测系统的非线性损伤补偿方法，其中，所述方法包括：

计算步骤，其根据非线性系数和输入信号在不同时刻的值的差，计算所述输入信号的非线性损伤，以便消除该非线性损伤。

本发明实施例的有益效果在于：应用本发明实施例的方法和装置，可以有效地减轻强度调制直接检测系统的非线性代价，提高系统容量。

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

参照以下的附图可以更好地理解本发明的很多方面。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大或缩小。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。此外，在附图中，类似的标号表示几个附图中对应的部件，并可用于指示多于一种实施方式中使用的对应部件。

在附图中：

图1a是本发明一个实施例的非线性均衡器的组成示意图；

图1b是本发明另一实施例的非线性均衡器的组成示意图；

图2是本发明实施例的非线性均衡器的一个实施例的计算模块的组成示意图；

图3是本发明实施例的接收机的组成示意图；

图4是本发明实施例的发射机的组成示意图；

图5是本发明实施例的传输系统的组成示意图；

图6是本发明实施例的强度调制直接检测系统的非线性损伤补偿方法流程图；

图7是性能验证示意图。

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，本发明实施例以强度调制直接检测系统为例进行说明，但可以理解，本发明实施例并不限于上述系统。

实施例1

本发明实施例提供了一种强度调制直接检测系统的非线性均衡器。图1a是该非线性均衡器的一个实施例的组成示意图，图1b是该非线性均衡器的另外一个实施例的组成示意图。请参照图1a和图1b，该非线性均衡器包括：

计算模块101，其根据非线性系数和输入信号在不同时刻的值的差，计算所述输入信号的非线性损伤，以便消除该非线性损伤。

其中，非线性系数可以通过递归最小二乘法(Recursive Least Square，RLS)或者最小均方误差法(LeastMean Square，LMS)等自适应得到，也可以根据信道的单位脉冲响应来计算获得。

请参照图1a，x是该非线性均衡器的输入信号，y是该非线性均衡器的输出信号。该非线性均衡器的系数可以由自适应算法来更新，比如RLS和LMS(请参考文献《自适应滤波器原理》，赫金著，郑宝玉等译，ISBN：9787121106651，时间：2010-5-1，电子工业出版社)。期望响应由训练序列或者判决(DEC)提供。误差信号是当前输出和期望响应的差。

请参照图1b，与图1a不同的是，该非线性均衡器的非线性系数根据信道的单位脉冲响应h来计算获得。在一个实施方式中，可以根据以下公式来计算该非线性系数：

$c_{i,k}=\frac{1}{{4P}_0}\mathrm{Re}\left(h_k{h}_i^{*}\right)$

其中，P₀是直流光功率，h是信道的单位脉冲响应，也即信道的传递函数的逆傅利叶变换，k和i的含义与以下的描述相同。

在一个实施方式中，h可以根据以下公知的公式来计算，但本实施例并不以此作为限制：

$h=\mathrm{ifft}\left(e^{{\mathrm{j\β}}_2{\mathrm{L\ω}}^2/2}\right)$

其中，β₂是光纤的色散系数，L是光纤长度，ω是基带信号的角频率。

在本实施例中，根据强度调制直接检测系统的特点，接收机的强度检测引起的线性损伤和非线性损伤可以由以下表达式描述：

$R_t={|\sqrt{S_t+P_0}\⊗h_t|}^2$

$=\underset{k=-N}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\left|h_k\right|}^2{S}_{t-k}+\underset{i=-N}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=-N}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Re}\left(h_k{h}_i^{*}\right)(S_{t-i}+S_{t-k})-\frac{1}{{4P}_0}\underset{i=-N}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=-N}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Re}\left(h_k{h}_i^{*}\right){(S_{t-i}-S_{t-k})}^2---\left(1\right)$

$=\underset{k=-N}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k{S}_{t-k}+\underset{i=-N}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=-N}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}{(S_{t-i}-S_{t-k})}^2$

其中，S是发送信号，R是接收信号，P₀是直流光功率，h是信道的单位脉冲响应，也即信道的传递函数的逆傅利叶变换，N是非线性作用的单边时间记忆长度，其单位是采样点的数目，其可以是自然数。由此，强度调制直接检测系统的线性特性可以用线性系数c_k表示，其线性损伤也就是公式(1)中的

强度调制直接检测系统的非线性特性可以用非线性系数c_i，k表示，其非线性损伤也就是说公式(1)中的 $\underset{i=-N}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=-N}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}{(S_{t-i}-S_{t-k})}^2.$

由公式(1)可知，该输入信号的非线性损伤可以根据非线性系数c_i，k和该输入信号在不同时刻的值的差(S_t-i-S_t-k)来表示。其中，t是当前时刻，t-i和t-k分别是两个不同时刻。

其中，非线性系数c_i，k可以通过现有手段来获得，例如，通过自适应算法来更新，也可以根据信道的单位脉冲响应来计算获得，如前所述。

根据公式(1)，在一个实施例中，该计算模块101可以根据以下公式计算所述输入信号的非线性损伤：

${\mathrm{\Δ}}_t=\underset{i=-N}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=-N}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}{(x_{t-i}-x_{t-k})}^2---\left(2\right)$

其中，Δ_t为所述输入信号的非线性损伤，c_i，k为非线性系数，x_t-i、x_t-k、x_t+1、x_t+k为输入信号在不同时刻的值。其他参数的含义与公式(1)相同。

在本实施例中，对于非线性作用的时间记忆长度为2N+1的均衡器，其非线性项的数目为2N²+N。

在本实施例中，图2示意了对应该公式(2)的计算模块101的结构。其中，x是非线性均衡器的输入信号，y是非线性均衡器的输出信号，c是均衡器的抽头系数。T是每个符号的持续时间，qT代表该非线性均衡器的采样间隔。一般情况下，均衡器中的线性部分与非线性部分均采用相同的采样间隔。例如q设为1/2，即采用两倍过采样。

请参照图2，该计算模块101包括：

2N个延时器201，其按照预定采样间隔对所述输入信号进行延时；

2N²+N个加法器202，其对所述输入信号在不用时刻的值进行差值运算；

2N²+N个平方器203，其对所述输入信号在不同时刻的值的差进行平方运算；

1个求和器204，其对每个平方器的运算结果进行求和运算。

根据公式(1)，在另外一个实施例中，该计算模块101可以根据以下公式计算所述输入信号的非线性损伤：

${\mathrm{\Δ}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}[{(x_{t-i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t-i}-x_{t+k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t+k})}^2]---\left(3\right)$

其中，各参数的含义与公式(2)相同。

在本实施例中，根据光纤色散信道的单位脉冲响应的对称性，即h_k＝h_-k，可以简化该非线性均衡器的计算模块101的结构。根据该对称性，首先有非线性系数的关系：c_i，k＝c_i，-k＝c_-i，k＝c_-i，-k。将公式(2)中的具有相等非线性系数的项合并，可以得到新的非线性均衡器的计算模块101的结构，也即对应上述公式(3)的计算模块101的结构。其中，对于非线性作用的时间记忆长度为2N+1的均衡器，其非线性项的数目为N²+N。

其中，对应公式(3)的计算模块101的结构可以根据公式(3)来确定，在此不再赘述。

根据公式(1)，在另外一个实施例中，该计算模块101可以根据以下公式计算所述输入信号的非线性损伤：

${\mathrm{\Δ}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}[{(x_{t-i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t-i}-x_{t+k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t+k})}^2]---\left(4\right)$

其中，各参数的含义与公式(2)相同。

在本实施例中，利用公式(3)中非线性项的索引i和k的互易性，即把i和k互换，非线性项的值是相等的。将值相等的非线性项合并，可以得到更加简单的非线性均衡器的结构，也即对应上述公式(4)的计算模块101的结构。其中，对于非线性作用的时间记忆长度为2N+1的均衡器，其非线性项的数目为0.5*N²+1.5*N。

本发明实施例提供的用于进行非线性损伤补偿的非线性均衡器适用于但不限于mPSK、mQAM、mAPSK等各种调制格式，以及子载波复用或OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing)技术、DMT(Discrete Multi-Tone)技术等。

为了补偿强度调制直接检测系统的非线性损伤，本发明实施例提供了一种非线性均衡器，其考虑了由于平方律探测器引入的非线性项，可以有效地减轻强度调制直接检测系统的非线性代价，提高系统容量。

实施例2

本发明实施例还提供了一种接收机。图3是该接收机的组成示意图，请参照图3，该接收机包括：直接检测单元301、模数转换单元302、非线性均衡器303以及数据恢复单元304，其中：

直接检测单元301对输入信号进行直接检测。

模数转换单元302对直接检测单元检测后的信号进行模数转换。

非线性均衡器303可以通过实施例1的非线性均衡器来实现，其内容被合并于此，在此不再赘述。其中，该非线性均衡器303用于对所述模数转换单元302转换后的信号进行非线性损伤的补偿。

数据恢复单元304对所述非线性均衡器303补偿后的信号进行数据恢复。

在本实施例中，本发明实施例的非线性均衡器可以位于接收机的模数转换单元302之后，数据恢复单元304之前。

在另外一个实施例中，该接收机还可以包括线性均衡单元305，该线性均衡单元305可以位于本发明实施例的非线性均衡器之前，如图3所示。

在本实施例中，数据恢复单元304所称的数据恢复是指广义的数据恢复，它可以是通过判决的方式进行数据恢复，也可以是通过OFDM或DMT等解调方式进行数据恢复，本发明实施例并不以此作为限制。

在本实施例中，直接检测单元301、模数转换单元302、数据恢复单元304以及性均衡单元305都可以通过现有的结构和功能来实现，本发明实施例并不以此作为限制。

在本发明实施例的接收机中，引入了非线性均衡器，并在该非线性均衡器中考虑了由于平方律探测器引入的非线性项，可以有效地减轻强度调制直接检测系统的非线性代价，提高系统容量。

实施例3

本发明实施例还提供了一种发射机。图4是该发射机的组成示意图，请参照图4，该发射机包括：信号生成单元401、非线性均衡器402、数模转换单元403以及强度调制单元404，其中：

信号生成单元401根据输入数据生成用于传输的输入信号。

非线性均衡器402可以通过实施例1的非线性均衡器来实现，其内容被合并于此，在此不再赘述，在本实施例中，该非线性均衡器402用于对所述输入信号进行非线性损伤的补偿。

数模转换单元403对所述非线性均衡器补偿后的信号进行数模转换。

强度调制单元404对所述数模转换单元转换后的信号进行强度调制。

在本实施例中，本发明实施例的非线性均衡器可以位于信号生成单元401之后，数模转换单元403之前。

在另外一个实施例中，该发射机还可以包括线性均衡单元405，该线性均衡单元405可以位于本发明实施例的非线性均衡单元402之前，如图4所示。

在本实施例中，信号生成单元401是指广义的信号生成，它包括了通过普通的数据映射方式进行信号生成，也包括了通过OFDM或DMT等调制方式进行信号生成，本发明实施例并不以此作为限制。

在本实施例中，信号生成单元401、数模转换单元403、强度调制单元404以及线性均衡单元405都可以通过现有的结构和功能来实现，本发明实施例并不以此作为限制。

在本发明实施例的发射机中，引入了非线性均衡器，并在该非线性均衡器中考虑了由于平方律探测器引入的非线性项，可以有效地减轻强度调制直接检测系统的非线性代价，提高系统容量。

实施例4

本发明实施例还提供了一种传输系统。图5为该传输系统的组成示意图，请参照图5，该传输系统包括发射机501和接收机502，其中，

发射机501可以通过实施例3的发射机来实现，其内容被合并于此，在此不再赘述。

接收机502可以通过实施例2的接收机来实现，其内容被合并于此，在此不再赘述。

在本发明实施例的传输系统的发射机或接收机中，引入了非线性均衡器，并在该非线性均衡器中考虑了由于平方律探测器引入的非线性项，可以有效地减轻强度调制直接检测系统的非线性代价，提高系统容量。

本发明还提供了一种强度调制直接检测系统的非线性损伤补偿方法，如下面的实施例5所述，由于该方法解决问题的原理与实施例1的非线性均衡器的计算模块101类似，因此其具体的实施可以参考实施例1的非线性均衡器的实施，相同之处不再赘述。

实施例5

本发明实施例还提供了一种强度调制直接检测系统的非线性损伤补偿方法。图6是该方法的流程图，请参照图6，该方法包括：

计算步骤601，其根据非线性系数和输入信号在不同时刻的值的差，计算所述输入信号的非线性损伤，以便消除该非线性损伤。

在本实施例中，该计算步骤601可以根据以下任意一个公式来计算所述输入信号的非线性损伤：

${\mathrm{\Δ}}_t=\underset{i=-N}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=-N}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}{(x_{t-i}-x_{t-k})}^2;$

${\mathrm{\Δ}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}[{(x_{t-i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t-i}-x_{t+k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t+k})}^2];$

${\mathrm{\Δ}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}[{(x_{t-i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t-i}-x_{t+k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t+k})}^2].$

其中，Δ_t为所述输入信号的非线性损伤，c_i，k为非线性系数，x_t-i、x_t-k、x_t+i、x_t+k为输入信号在不同时刻的值，N为自然数。

其中，非线性系数c_i，k可以根据现有的自适应算法来更新，也可以根据信道的单位脉冲响应来计算获得。

例如，可以根据以下公式来计算该非线性系数c_i，k。

$c_{i,k}=\frac{1}{4P_0}\mathrm{Re}\left(h_k{h}_i^{*}\right)$

其中，P₀是直流光功率，h是信道的单位脉冲响应。

其中，h也可以根据公知的计算方法来计算，再次不再赘述。

在本实施例中，该方法可以应用于强度调制直接检测系统的接收机端，也可以应用于强度调制直接检测系统的发射机端，或者同时应用于强度调制直接检测系统的发射机端和接收机端，如实施例2至实施例4所述，在此不再赘述。

通过本发明实施例的方法，考虑了由于平方律探测器引入的非线性项，可以有效地减轻强度调制直接检测系统的非线性代价，提高系统容量。

图7显示了某一典型的100公里强度调制直接检测光传输实验中不使用非线性均衡器和使用本发明实施例的非线性均衡器的性能比较示意图。从图7中可以看出，本发明实施例的非线性均衡器能有效提高性能，增加了50％的系统容量。

本发明实施例还提供了一种计算机可读程序，其中当在非线性均衡器中执行该程序时，该程序使得计算机在所述非线性均衡器中执行实施例5所述的方法。

本发明实施例还提供了一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中该计算机可读程序使得计算机在非线性均衡器中执行实施例5所述的方法。

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。

Claims (10)

1.一种强度调制直接检测系统的非线性均衡器，其中，所述非线性均衡器包括：

计算模块，其根据非线性系数和输入信号在不同时刻的值的差，计算所述输入信号的非线性损伤。

2.根据权利要求1所述的非线性均衡器，其中，所述计算模块根据以下公式计算所述输入信号的非线性损伤：

${\mathrm{\Δ}}_t=\underset{i=-N}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=-N}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}{(x_{t-i}-x_{t-k})}^2,$ 或者；

${\mathrm{\Δ}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}[{(x_{t-i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t-i}-x_{t+k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t+k})}^2],$ 或者；

${\mathrm{\Δ}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}[{(x_{t-i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t-i}-x_{t+k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t+k})}^2];$

其中，Δ_t为所述输入信号的非线性损伤，c_i，k为非线性系数，x_t-i、x_t-k、x_t+i、x_t+k为输入信号在不同时刻的值，N为自然数。

3.根据权利要求2所述的非线性均衡器，其中，当所述计算模块根据公式

计算所述输入信号的非线性损伤时，所述计算模块包括：

2N个延时器，其按照预定采样间隔对所述输入信号进行延时；

2N²+N个加法器，其对所述输入信号在不用时刻的值进行差值运算；

2N²+N个平方器，其对所述输入信号在不同时刻的值的差进行平方运算；

1个求和器，其对每个平方器的运算结果进行求和运算。

4.根据权利要求2所述的非线性均衡器，其中，所述非线性系数c_i，k根据信道的单位脉冲响应h来计算：

$c_{i,k}=\frac{1}{{4P}_0}\mathrm{Re}\left(h_k{h}_i^{*}\right),$

其中，P₀是直流光功率。

5.一种接收机，其中，所述接收机包括：直接检测单元、模数转换单元、权利要求1-4任一项所述的非线性均衡器以及数据恢复单元，其中：

所述直接检测单元对输入信号进行直接检测；

所述模数转换单元对直接检测单元检测后的信号进行模数转换；

所述非线性均衡器对所述模数转换单元转换后的信号进行非线性损伤的补偿；

数据恢复单元，其对所述非线性均衡器补偿后的信号进行数据恢复。

6.一种发射机，其中，所述发射机包括信号生成单元、权利要求1-4任一项所述的非线性均衡器、数模转换单元以及强度调制单元，其中：

所述信号生成单元根据输入数据生成用于传输的输入信号；

所述非线性均衡器对所述输入信号进行非线性损伤的补偿；

所述数模转换单元对所述非线性均衡器补偿后的信号进行数模转换；

所述强度调制单元对所述数模转换单元转换后的信号进行强度调制。

7.一种传输系统，其中，所述传输系统包括权利要求6所述的发射机和/或权利要求5所述的接收机。

8.一种强度调制直接检测系统的非线性损伤补偿方法，其中，所述方法包括：

计算步骤，其根据非线性系数和输入信号在不同时刻的值的差，计算所述输入信号的非线性损伤。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述计算步骤具体为，根据以下公式计算所述输入信号的非线性损伤：

${\mathrm{\Δ}}_t=\underset{i=-N}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=-N}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}{(x_{t-i}-x_{t-k})}^2,$ 或者；

${\mathrm{\Δ}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}[{(x_{t-i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t-i}-x_{t+k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t+k})}^2],$ 或者；

${\mathrm{\Δ}}_t=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{c}_{i,k}[{(x_{t-i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t-i}-x_{t+k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t-k})}^2+{(x_{t+i}-x_{t+k})}^2];$

其中，Δ_t为所述输入信号的非线性损伤，c_i，k为非线性系数，x_t-i、x_t-k、x_t+i、x_t+k为输入信号在不同时刻的值，N为自然数。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述非线性系数c_i，k根据信道的单位脉冲响应h来计算：

$c_{i,k}=\frac{1}{{4P}_0}\mathrm{Re}\left(h_k{h}_i^{*}\right),$

其中，P₀是直流光功率。

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