专利名称：色散评估器和评估色散的方法
技术领域：
本发明涉及数字信号处理领域，尤其涉及光接收机的信号处理领域。
背景技术：
在数据传输系统中，数据以光信号的形式通过光路或光通道传输。在这种通信系统的接收机中，光信号会被转换成为电信号，电信号经过数字采样后用于下一步处理。然而，光路或光通道可能包含通道失真，从而导致接收光信号的失真。典型的一种失真是色散，(例如)由于不同波长的光信号将以不同的速度在光路或光通道的光介质中传播，导致接收的光信号的脉冲展宽。为了补偿这种失真，接收信号要进行相应的处理，以补偿某些光介质色散的影响。然而，因为光介质的色散无法事先获知，所以可能需要对色散进行评估。可以采用各种评估技术做色散评估。例如，对频域接收信号应用平均自相关函数。 进一步地评估已补偿信号的均方差，以计算出色散。然而，因为偏振旋转或差分群时延，这种评估技术的效果可能会有所降低。
发明内容
本发明旨在提供一种有效地评估光接收信号的色散的概念。此目的通过各个独立权利要求的特征实现。进一步实施例显然是依据各个独立权利要求的。本发明是基于这一发现的色散补偿程序采用对应于待处理信号的色散的色散， 可以有效地对待处理信号进行过滤，以获取具有需要属性的已过滤信号。因此，如果色散补偿程序中应用的色散与待处理信号的色散不对应，则已过滤信号不可能具有需要的属性， 或者只能具有部分需要的属性。可能需要采用不同的色散来对补偿和过滤进行测试，以计算出待处理信号的色散。按照第一方面，本发明涉及一种用于评估输入信号块的色散的色散评估器。色散评估器包括以下部件变换器，用于在频域将输入信号块变换为已变换信号块；色散补偿器，用于补偿已变换信号块的色散以获取已补偿的变换信号块；反向变换器，用于将已补偿的变换信号块反向变换到时域，以获取输出信号。色散评估器进一步包括以下部件自适应滤波器，用于过滤输出信号，以获取已过滤信号；判定器，用于基于已过滤信号判定色散是否对应输入信号块的色散。变换器可以是傅里叶变换器，且反向变换器可以是傅里叶逆变换器。尤其是，这种傅里叶变换器和这种傅里叶逆变换器可以采用快速傅里叶变换(FFT)算法。在色散补偿器中，将在频域补偿信号块的色散。在将已补偿的变换信号块变换到时域之后，获取的输出信号将提供给自适应滤波器，以获取已过滤信号。接着，将在判定器内部对已过滤信号进行评估，以判定选择用于补偿的色散是否对应输入信号块的色散。根据第一方面的第一种实施方式，本发明涉及一种色散评估器，其中自适应滤波器用于重复过滤输出信号以不断地自适应滤波系数，同时还用于使用经过自适应的滤波系数过滤输出信号以获取已过滤信号。例如，自适应滤波器不是通过一次性的过滤操作来获取将在判定器中进行评估的已过滤信号，而是通过重复过滤操作来获取的。因此，各个已过滤信号可能是通过反复过滤同一个输出信号而获取的，而在每一个过滤操作中，自适应滤波器的滤波系数是经过不断地自适应的，例如根据上一个过滤操作中的输出信号值和各个已过滤信号值可以判定出。例如，在经过一定次数的重复过滤操作之后，可能会将已过滤信号提供给判定器。因此，判定器对色散是否对应输入信号块的色散的判定则取决于自适应滤波器的自适应算法的结果。根据第一方面的第二种实施方式，本发明涉及一种色散评估器，其中自适应滤波器用于基于恒模算法通过重复过滤输出信号来自适应滤波系数。例如，按照恒模算法，这旨在自适应滤波系数，以便可以恢复输入信号的恒模属性，例如，以便绝对值等同于或基本等同于输出信号中的所有值，或者绝对值大于某个阈值。如果色散与输入信号块的色散不对应，使用恒模算法无法达到此目的，从而表示色散与输入信号块的色散之间存在偏差。根据第一方面的第三种实施方式，本发明涉及一种色散评估器，其中自适应滤波器是有限冲激响应(FIR)滤波器。例如，HR滤波器的滤波系数可能是复值。根据第一方面的第四种实施方式，本发明涉及一种色散评估器，其中判定器用于评估已过滤信号采样的振幅分布，以判定色散是否对应输入信号块的色散。例如，评估已过滤信号采样的振幅是否显示恒模属性。根据第一方面的第五种实施方式，本发明涉及一种色散评估器，其中如果若干个已过滤信号采样在一定的振幅范围内，尤其是复振幅平面上的圆形振幅没有超出阈值，判定器则用于判定色散是否对应输入信号块的色散。例如，如果采样的恒模属性已被恢复，则已过滤的采样具有一定的振幅或其振幅在一定的范围之内。换言之，这些采样都在一定的振幅范围之外，例如，在复振幅平面的内圆之外。如果预定义数量(即阈值)的样品不满足恒模属性的要求，则可以假定实现已过滤信号的恒模属性的目标是可以实现的。因此，在这种情况下可以假定色散对应输入信号块的色散。根据第一方面的第六种实施方式，本发明涉及一种色散评估器，其中如果若干个已过滤信号采样在一定的振幅范围内，尤其是复振幅平面上的圆形振幅比之前获取的其振幅在一定范围内的若干个已过滤信号采样的要小，判定器则用于判定色散是否对应输入信号块的色散。例如，将对应于第一色散的第一已过滤信号的振幅分布与对应于第二色散的第二已过滤信号的振幅分布进行比较。如果第一已过滤信号在一定振幅范围内的采样比第二已过滤信号的要少，则可以推断，较之第二色散，第一色散与输入信号块的色散更相符。根据第一方面的第七种实施方式，本发明涉及一种色散评估器，其中判定器用于触发色散补偿器进一步补偿已变换信号块的色散以获取已进一步补偿的变换信号块，尤其是当色散与输入信号块的色散不相符时。反向变换器用于将进一步补偿的变换信号块反向变换到时域以获取进一步输出信号。自适应滤波器用于自适应地过滤进一步输出信号，以获取进一步已过滤信号，同时判定器用于基于进一步已过滤信号判定进一步色散是否对应输入信号块的色散。相应地，可以测试两个或多个色散，以计算出对应于输入信号块的色散在所有补偿操作中，针对同一已变换信号块，执行各个色散的补偿。因此，补偿、过滤和判定的结果之间更具可比性。根据第一方面的第八种实施方式，本发明涉及一种色散评估器，其中色散补偿器用于使用与色散相关联的传输函数对已变换信号块进行处理。例如，可能会基于色散评事先确定与此传输函数相对应的系数。例如，按照以下等式确定系数CD—1
Λ ‘ 『 N □ MJc其中，λ ^表示信号波长；fs表示采样频率；N表示FFT样本数；c表示光速；η表示 N个系数的阶数；L表示纤维长度；D表示色散系数。根据第一方面的第九种实施方式，本发明涉及一种色散评估器，其中判定器用于补偿已变换信号块中的若干个色散，以便于判定器基于滤波器提供的若干个对应已过滤信号判定若干个色散的色散是否与输入信号块的色散不相符。根据第一方面的第十实施方式，本发明涉及一种色散评估器，其中输入信号块中包括与第一光偏振相关联的第一信号块，以及与第二光偏振相关联的第二信号块。变换器用于在频域获取已变换信号块，包括与第一光偏振相关联的第一已变换块，以及与第二光偏振相关联的第二已变换块。尤其是，变换器将第一信号块变换为第一已变换块，同时将第二信号块变换为第二已变换块。色散补偿器用于在频域获取已补偿的变换信号块，包括与第一光偏振相关联的第一已补偿块，以及与第二光偏振相关联的第二已补偿块。尤其是，对第一已变换块进行处理以获取第一已补偿块，同时对第二已变换进行处理以获取第二已补偿块。反向变换器用于获取输出信号，包括与第一光偏振相关联的第一信号，以及与第二光偏振相关联的第二信号。尤其是，第一信号是通过第一已补偿块获取的，同时第二信号是通过第二已补偿块获取的。自适应滤波器用于过滤第一信号和第二信号以获取与第一偏振相关联的已过滤信号。尤其是，可能会按照特定形式配置滤波器，以便对分别对应第一和第二光偏振的第一和第二信号经过处理后，获取的已过滤信号只与第一光偏振相关联，但不与第二光偏振相关联，或者极少与第二光偏振相关联，可完全忽略不计。例如，自适应滤波器是多输入单输出(MISO)滤波器。根据第一方面的第十一实施方式，本发明涉及一种色散评估器，其中包括用于色散评估的评估模式，以及用于补偿输入信号流中的色散的补偿模式。色散评估器进一步包括用于接收输入信号块的输入，以及用于在评估模式下将输入与色散补偿器断开来并在补偿模式下将输入与色散补偿器连接起来的开关。因此，可以将同一已变换块提供给评估模式下的色散补偿器用于评估输入信号块的色散，同时在补偿模式下也可以补偿输入信号流的此已变换信号块。按照第二方面，本发明涉及一种用于评估输入信号块的色散的方法。按照此方法， 在频域将输入信号块变换为已变换信号块。此方法进一步包括以下操作补偿已变换信号块的色散以获取已补偿的变换信号块；将已补偿的变换信号块反向变换到时域以获取输出信号；对输出信号进行过滤以获取已过滤信号；根据已过滤信号，判定色散是否对应输入信号块的色散。按照某些实施方式，输出信号的过滤是基于滤波系数的，其中滤波系数是基于恒模算法通过重复过滤输出信号来进行自适应地调整的。按照本发明的第二方面，此方法的进一步实施方式是基于上述实施方式以及本发明的第一方面的。
有关本发明的进一步实施例的说明参考了以下附图，其中图1显示了根据一种实施方式的色散评估器；图2显示了根据一种实施方式的滤波器；图3显示了根据一种实施方式的自适应滤波器；图4显示了根据一种实施方式的典型的星位图；图5显示了根据一种实施方式的色散评估器；图6显示了根据一种实施方式的剩余色散图；图7显示了根据一种实施方式的用于评估色散的方法；图8显示了根据一种实施方式的剩余色散图；图9显示了根据一种实施方式的剩余色散图。本发明
具体实施例方式图1介绍了色散评估器100的实施方式，包括变换器110、色散补偿器120、反向变换器130、自适应滤波器140和判定器150。变换器110用于将其输入端的输入信号块变换成为在频域已变换信号块，并通过其输出端提供给色散补偿器120。例如，变换器110采用 FFT算法并经过自适应调整，以将时域内的复值输入信号块变换到频域内的复值已变换块。 输入信号块可能是由光信号变换过来并通过从光通道(例如光纤)接收的电信号的一组数字采样值。色散补偿器120准备用于补偿的色散，例如通过向补偿器120提供一组复补偿系数，从而对传输函数进行自适应调整，以补偿色散。因此，在补偿器120的输出端将提供已补偿的变换信号块，反向变换器130将对此信号块进行进一步处理。尤其是，反向变换器用于将已补偿的变换信号块变换到时域，以获取输出信号。例如，在反向变换器中，将使用反向 FFT(IFFT)算法。在自适应滤波器140中，对输出信号进行过滤以获取已过滤信号，并将此信号提供给判定器150。此过滤过程可以包括多个对自适应滤波器140的滤波系数进行自适应调整的阶段，具体的自适应调整可能是基于输出信号和/或各个调整阶段的已过滤信号的。判定器150用于根据已过滤信号判定色散补偿器120中采用的色散是否对应输入信号块的色散。例如，判定器150检查已过滤信号(尤其是最后一次自适应阶段之后的已过滤信号)是否具有需要的属性，能够表明输入信号块的色散已使用某色散值成功补偿，以便色散对应输入信号块的色散。为此，在判定器150中，可能会评估已过滤信号的振幅分布。可能会针对补偿器中若干个用于补偿的色散重复上述过程，以得出输入信号块的色散。因此， 可以评估输入信号块的色散。例如，输入信号块包括与第一光偏振相关联的第一信号块，以及与第二光偏振相关联的第二信号块。因此，变换器110、补偿器120和反向变换器130用于处理与第一和第二光偏振相关联的两个块。因此，同样输出信号包括第一信号和第二信号，这两个信号分别与第一和第二光偏振相关联。图2显示了自适应滤波器200的实施方式，此滤波器用于处理两个复值输入信号，例如第一信号和第二信号。例如，第一信号与X偏振相关联，可以写为复值信号
权利要求
1.一种色散评估器(100、500)，用于评估输入信号块的色散，所述色散评估器(100、 500)包括变换器(110、530、531)，用于将所述输入信号块变换为频域已变换信号块；色散补偿器(120、545、546)，用于补偿所述已变换信号块的色散以获取已补偿的变换信号块；反向变换器(130、550、551)，用于将所述已补偿的变换信号块反向变换到时域以获取输出信号；自适应滤波器(140、200、300、570)，用于过滤所述输出信号以获取已过滤信号；判定器(150、580)，用于根据所述已过滤信号判定所述色散是否对应所述输入信号块的所述色散。
2.如前述权利要求所述的色散评估器(100、500)，其中，所述自适应滤波器(140、200、 300,570)用于重复过滤所述输出信号以不断地自适应调整滤波系数，且还用于使用经过自适应的滤波系数过滤输出信号以获取已过滤信号。
3.如前述任一权利要求所述的色散评估器(100、500)，其中，所述自适应滤波器(140、 200,300,570)用于基于恒模算法通过重复过滤所述输出信号来自适应调整滤波系数。
4.如前述任一权利要求所述的色散评估器(100、500)，其中，所述自适应滤波器(140、 200、300、570)是有限冲激响应滤波器。
5.如前述任一权利要求所述的色散评估器(100、500)，其中，所述判定器(150、580)用于评估所述已过滤信号采样的振幅分布，以判定所述色散是否对应所述输入信号块的所述色散。
6.如前述任一权利要求所述的色散评估器(100、500)，其中，如果若干所述已过滤信号采样在一定的振幅范围内，尤其是复振幅平面上的圆形振幅等于或者小于一个阈值，所述判定器(150、580)用于判定所述色散是否对应所述输入信号块的所述色散。
7.如前述任一权利要求所述的色散评估器(100、500)，其中，如果在复振幅平面上的幅度环内的采样小于之前获取的已滤波的振幅在一定范围内的采样，所述判定器(150、 580)用于判定所述色散是否对应所述输入信号块的所述色散。
8.如前述任一权利要求所述的色散评估器(100、500)，其中，如果所述色散不与所述输入信号块的所述色散对应，所述判定器(150、580)用于触发所述色散补偿器(120545、 546)来补偿所述已变换信号块中的进一步色散以获取进一步补偿的变换信号块；其中，所述反向变换器(130、550、551)用于将所述进一步补偿的变换信号块反向变换到时域以获取进一步输出信号；其中，所述自适应滤波器(140、200、300、570)用于自适应地过滤所述进一步输出信号，以获取进一步已过滤信号；其中，所述判定器(150、580)用于基于所述进一步已过滤信号判定所述进一步色散是否对应所述输入信号块的所述色散。
9.如前述任一权利要求所述的色散评估器(100、500)，其中，所述色散补偿器(120、 545、546)用于使用与所述色散相关联的传输函数对所述已变换信号块进行处理。
10.如前述任一权利要求所述的色散评估器(100、500)，其中，所述色散补偿器(120、 545,546)用于补偿所述已变换信号块中的多个色散，以使所述定器(150、580)基于所述滤波器(140、200、300、570)提供的多个相应的已过滤信号判定所述多个色散中的一个色散与所述输入信号块的所述色散等同。
11.如前述任一权利要求所述的色散评估器(100、500)，其中，所述输入信号块包括与第一光偏振相关联的第一信号块，以及与第二光偏振相关联的第二信号块；其中，所述变换器(110、530、531)用于获取频域的所述已变换信号块，所述已变换信号块包括与所述第一光偏振相关联的第一已变换块，以及与所述第二光偏振相关联的第二已变换块；其中，所述色散补偿器(120545546)用于在频域获取所述已补偿的变换信号块，所述已补偿的变换信号块包括与所述第一光偏振相关联的第一已补偿块，以及与所述第二光偏振相关联的第二已补偿块；其中，所述反向变换器(130、550、551)用于获取所述输出信号，所述输出信号包括与所述第一光偏振相关联的第一信号，以及与所述第二光偏振相关联的第二信号；其中，所述自适应滤波器(140、300、570)用于过滤所述第一信号和所述第二信号以获取与所述第一偏振相关联的所述已过滤信号。
12.如前述任一权利要求所述的色散评估器(100、500)，其中，所述变换器(110、530、 531)是傅里叶变换器，所述反向变换器(130、550、551)是傅里叶逆变换器。
13.如前述任一权利要求所述的色散评估器(100、500)，包括用于色散评估的评估模式，以及用于补偿输入信号流的色散的补偿模式；其中所述色散评估器(100、500)进一步包括用于接收所述输入信号块的输入、以及用于在所述评估模式下将所述输入与所述色散补偿器(120545546)断开，并在所述补偿模式下将所述输入与所述色散补偿器(120、 545,546)连接起来的开关(535,536) ο
14.用于评估输入信号块的色散的方法，此方法包括将输入信号块变换为频域已变换信号块；补偿所述已变换信号块的色散以获取已补偿的变换信号块；将所述已补偿的变换信号块反向变换到时域以获取输出信号；过滤所述输出信号以获取已过滤信号；根据所述已过滤信号判定所述色散是否对应所述输入信号块的所述色散。
15.在前的权利要求14所述的方法，其中，所述过滤所述输出信号是基于滤波系数的， 其中所述滤波系数是基于恒模算法通过重复过滤所述输出信号来进行自适应地调整。
全文摘要
用于评估输入信号块的色散的色散评估器(100，500)包括以下部件变换器(110、530、531)，用于将输入信号块在频域变换为已变换信号块；色散补偿器(120、545、546)，用于补偿已变换信号块的色散以获取已补偿的变换信号块；反向变换器(130、550、551)，用于将已补偿的变换信号块反向变换到时域以获取输出信号；自适应滤波器(140、200、300、570)，用于过滤输出信号以获取已过滤信号；判定器(150、580)，用于根据已过滤信号判定色散是否对应输入信号块的色散。
文档编号H04B10/2513GK102511136SQ201180003150
公开日2012年6月20日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者斯陀亚呢维齐·尼伯伊萨 申请人:华为技术有限公司