均衡器系数的更新装置和方法、以及接收机和光通信系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种均衡器系数的更新装置和方法、以及接收机和光通信系统，该更新方法包括：接收光通信系统中发射机发送的光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号；对所述光信号进行相干检测以及模数转换以获得数字电信号；在所述数字电信号中对应所述恒模信号的符号处，对所述均衡滤波器系数进行更新。通过本发明实施例，不仅可以优化均衡器的系数，而且可以适用于多种调制格式信号，并且降低信道均衡的复杂度。
【专利说明】均衡器系数的更新装置和方法、以及接收机和光通信系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信领域，特别涉及一种均衡器系数的更新装置和方法、以及接收机和光通信系统。
【背景技术】
[0002]基于高速数模转换器(DAC, Digital Analog Converter)芯片、模数转换(ADC,Analog Digital Converter)芯片以及数字信号处理(DSP, Digital Signal Processing)芯片的发展，相干光通信技术已经成为了下一代光通信的主流趋势。利用光同相正交(I/Q，In-phase/Quadrature)调制器将发送信息映射到正交相移键控(QPSK, Quadrature PhaseShift Keying)星座图上，再经过偏振复用，即可以实现相比传统调制格式(00K, On-OffKeying) 4倍谱效率提升。
[0003]由于光纤链路中存在各种线性和非线性损伤，因此在接收机端需要对接收到的信号进行均衡和补偿。虽然相干光接收机可以得到光信号的电场信息，但由于本振激光器与发射激光器之间频差和相差，接收机端的均衡算法往往采用对相位不敏感的恒模算法(CMA,Constant Modulus Algorithm)。
[0004]CMA算法的基本思想是利用线性滤波器对接收到的信号进行均衡，线性滤波器的系数通过迭代更新，更新的原则是使得均衡后的信号的模与预设值的偏差最小。CMA可以有效的实现偏振解复用、匹配滤波以及均衡光纤链路中的残余色散以及偏振模色散，在更新步长较小的情况下，均衡后的信号的误差接近与最小均方误差算法(MMSE)。在实际使用过程中，为了进一步降低复杂度，CMA系数(即均衡器系数)更新可以采用down-sample的方式，即每k个符号更新一次。
[0005]目前，随着对谱效率的要求越来越高，如何在光通信系统中实现更高阶的调制格式成为关注的热点。针对复杂调制格式，例如16QAM、32QAM等而言，一个重要的问题就是如何实现均衡。由于这些调制格式不再满足恒模条件，因此在直接使用CMA的情况下，即便CMA的系数已经收敛也不能获得最优的线性均衡滤波器。
[0006]针对上述问题已经提出了不同的方案。其中一种方案是基于多模值的CMA，基本思想是将预设模值的个数增加到η个，其中η等于发送信号的不同模值的个数，例如16QAM中η=3 ;在计算误差时比较当前输出的模值与η个预设模值之间的差别，选出其中差别最小的，用来后续的系数更新。另一种方案是基于判决反馈，在使用某种初始收敛的方法后，把判决后的结果认为是正确的调制信息，根据判决前后的误差再对均衡滤波器的系数进一步调整。
[0007]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:多模值CMA方法具有很高的复杂度，同时对发送的调制格式并不透明，因为发射信号的星座图决定了预设模值的大小和个数。而基于判决反馈的方法复杂度也高，并且由于在于整个信号处理中引入了反馈，不利于算法的并行实现。
[0008]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。
[0009][参考文献 I] Irshaad Fatadinj David Ives, and Seb J.Savory, “BlindEqualization and Carrier Phase Recovery in a I6-QAM Optical CoherentSystem,，，Journal Of Lightwave Technology, 3042, VOL.27, N0.15, AUGUST I, 2009.[0010][参考文献 2]Meng Yan, Zhenning Tao, Huijian Zhang Weizhen Yan, TakeshiHoshida and Jens C.Rasmussen, “Adaptive Blind Equalization of Optical BPSKsystem, ” Th9A4, EC0C, 2010
【发明内容】
[0011]本发明实施例提供一种均衡器系数的更新装置和方法、以及接收机和光通信系统。目的在于适用多种调制格式信号的均衡，并且降低信道均衡的复杂度。
[0012]根据本发明实施例的一个方面，提供一种均衡器系数的更新装置，所述更新装置包括:
[0013]信号接收器，接收光通信系统中发射机发送的光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号；
[0014]信号处理器，对所述光信号进行相干检测以及模数转换以获得数字电信号；
[0015]系数更新器，在所述数字电信号中对应所述恒模信号的符号处，对所述均衡滤波器系数进行更新。
[0016]根据本发明实施例的另一个方面，提供一种均衡器系数的更新方法，所述更新方法包括:
[0017]接收光通信系统中发射机发送的光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号；
[0018]对所述光信号进行相干检测以及模数转换以获得数字电信号；
[0019]在所述数字电信号中对应所述恒模信号的符号处，对所述均衡滤波器系数进行更新。
[0020]根据本发明实施例的另一个方面，提供一种接收机，所述接收机包括:
[0021]信号接收器，接收光通信系统中发射机发送的光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号；
[0022]相干检测器，对所述光信号进行相干检测以获得电信号；
[0023]模数转换器，对所述电信号进行模数转换以获得数字电信号；
[0024]均衡滤波器，对所述数字电信号进行均衡；
[0025]系数更新器，在所述数字电信号中对应所述恒模信号的符号处，对所述均衡滤波器的系数进行更新。
[0026]根据本发明实施例的另一个方面，提供一种光通信系统，包括如上所述的接收机，所述光通信系统还包括:
[0027]发射机，调制并发射光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号。
[0028]本发明实施例的有益效果在于:通过在传输信号中加入恒模信号，并在进行信道均衡时仅在恒模信号处进行均衡器系数的更新；不仅可以优化均衡器的系数，而且可以适用于多种调制格式信号，并且降低信道均衡的复杂度。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本发明实施例的均衡器系数的更新装置的一构成示意图；
[0033]图2是本发明实施例的光信号帧结构的一示意图；
[0034]图3是本发明实施例的发送数据与训练序列的一星座图；
[0035]图4是本发明实施例的发送数据与训练序列的另一星座图；
[0036]图5是本发明实施例的发送数据与训练序列的另一星座图；
[0037]图6是本发明实施例的发送数据与训练序列的另一星座图；
[0038]图7是本发明实施例的发送数据与训练序列的另一星座图；
[0039]图8是本发明实施例的发送数据与训练序列的另一星座图；
[0040]图9是本发明实施例的用于均衡的蝶形线性滤波器的一示意图；
[0041]图10是本发明实施例的均衡器系数的更新装置的又一构成示意图；
[0042]图11是本发明实施例的均衡器系数的更新装置的又一构成示意图；
[0043]图12是本发明实施例的计算均值和/或方差的一示意图；
[0044]图13是本发明实施例的两个偏振态上误差均值的一示意图；
[0045]图14是本发明实施例的接收机的一构成示意图；
[0046]图15是本发明实施例的光通信系统的一构成示意图；
[0047]图16是本发明实施例的更新方法的一流程图；
[0048]图17是本发明实施例的更新方法的一实例示意图；
[0049]图18是本发明实施例的更新方法的另一实例示意图；
[0050]图19是本发明实施例的系数调整的一实例示意图。
【具体实施方式】
[0051]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。
[0052]实施例1
[0053]本发明实施例提供一种均衡器系数的更新装置，图1是本发明实施例的均衡器系数的更新装置的构成示意图。如图1所示，该更新装置100对接收机端的均衡器10的系数进行更新，更新装置100包括信号接收器101、信号处理器102和系数更新器103。
[0054]其中，信号接收器101接收光通信系统中发射机发送的光信号，该光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号；信号处理器102对光信号进行相干检测以及模数转换以获得数字电信号；系数更新器103在数字电信号中对应恒模信号的符号处，对均衡滤波器系数进行更新。
[0055]在本实施例中，该更新装置100可以应用于光通信系统中的接收机端，该接收机包括均衡器10，该 更新装置100可以对该均衡器10的系数进行更新。
[0056]在本实施例中，光通信系统中的发射机可以对发送数据进行调制并发送，该发送数据可以采用任意调制格式，例如可以采用非恒模调制的调制方式，如16QAM、32QAM、或者8APSK等。并且可以在光信号中加入恒模信号，该恒模信号可以采用QPSK或者8PSK的调制方式。但本发明不限于此，只需保证恒模信号的恒模特性即可。
[0057]图2是本发明实施例的光信号的帧结构示意图，如图2所示，可以在发送数据(例如非恒模调制的16QAM符号)中按照一定比例加入恒模的训练序列(例如QPSK符号)。其中，数据表示发送的任意格式的数据,例如16QAM、8APSK等，训练序列表示按照纯相位调制后的数据，例如QPSK、8PSK。
[0058]值得注意的是，附图2所示的帧结构中，恒模训练序列被周期性地加入到传输信号中。但是本发明不限于此，恒模信号还可以非周期性地被加入；只需确保在接收机端，在对应这些恒模信号的符号上进行系数更新即可。
[0059]在本发明中，与通常的训练序列方法不同，本方法仅利用了训练序列是恒模的特性，并不要求训练序列是某个特定的序列，也不要求训练序列是相同的，甚至可以利用此训练序列来传送数据信息。由此可以在信道均衡时仍采用CMA，可以大大降低均衡复杂度，并且可以适用于任意的调制格式信号。
[0060]在具体实施时，为了便于产生两种不同调制格式的数据，可以将训练序列映射为实际发送数据星座图中的一个子集。
[0061]图3是本发明实施例的发送数据与训练序列的一星座图，其中③表示恒模训练序列，〇表示发送数据。如图3所示，发送数据可以为16QAM，训练序列为最外圈的4个点，构成 QPSK。
[0062]图4是本发明实施例的发送数据与训练序列的另一星座图，其中@表示恒模训练序列，〇表示发送数据。如图4所示，发送数据可以为16QAM，训练序列为中圈的4个点，构成 QPSK。
[0063]图5是本发明实施例的发送数据与训练序列的另一星座图，其中?表示恒模训练序列，〇表示发送数据。如图5所示，发送数据可以为8APSK，训练序列为最内圈的4个点，构成QPSK。
[0064]附图3至5表示发射数据为16QAM时，三种不同的训练序列星座图选择。其中训练序列均为QPSK，但根据16QAM的星座图特性，QPSK可以分别在外圈、中圈或者内圈。
[0065]在本发明中，仅仅对训练序列的幅度进行了限制，而对其角度上的分布并没有要求。也就是说，只要能够确保训练序列满足恒模特性即可。
[0066]图6是本发明实施例的发送数据与训练序列的另一星座图，如图6所示，发送数据可以为16QAM，训练序列为中圈的8个点。图6利用了 16QAM星座图中的中圈所有的8个点用来作为训练序列，这8个点在圆周上并非是均匀分布的，但它们的模值是恒定的，因此依然可以用本发明的方法进行均衡。
[0067]图7是本发明实施例的发送数据与训练序列的另一星座图，如图7所示，发送数据可以为8APSK，训练序列为最外圈的4个点，构成QPSK。图7为8APSK的星座图，其中训练序列分布在外圈。
[0068]图8是本发明实施例的发送数据与训练序列的另一星座图，如图8所示，发送数据可以为BPSK，训练序列为4个点。图8表示发射信号为BPSK，该BPSK符号仅在横轴上。虽然BPSK本身也满足恒包络，但在实际均衡中会出现均衡失败的情况，因此可以增加两个点，将训练序列扩充到QPSK，进而在利用本发明提出的方法进行均衡。
[0069]值得注意的是，附图3至8示意性地示出了如何在传输信号中加入恒模信号，但本发明不限于此，还可以根据实际情况确定具体的实施方式。
[0070]在本实施例中，发射机可以将原始信息通过星座图映射，再经过脉冲成型调制后输入到传输链路中。经过光纤链路的传输，经过各种线性与非线性的损伤效应劣化后的信号进入到相干光接收机中。光信号依次经过相干检测、模数转换后，可以送至数字信号处理(DSP)芯片，做进一步的数字域处理。
[0071]在本实施例中，信号处理器102可以进行相干检测和模数转换，具体如何实现可以参考现有技术。系数更新器103可以是DSP芯片的一部分，其功能可以通过DSP芯片实现。
[0072]在具体实施时，接收机通过均衡器实现信道均衡。信道均衡可以由两部分构成，固定系数的线性滤波器和自适应蝶形线性滤波器。其中固定系数的线性滤波器用来补偿光纤链路中的大色散，而自适应蝶形线性滤波器用来补偿残余色散以及偏振模色散并完成偏振解复用。以下以对自适应蝶形线性滤波器的系数进行更新为例，对本发明进行详细说明。
[0073]在本实施例中，自适应蝶形线性滤波器基于恒模算法进行均衡。图9是本发明的用于均衡的蝶形线性滤波器的示意图，作为均衡器的一个例子。如图9所示，可以将输入信号经过蝶形线型滤波器(HH，HV, VH, W)，然后对比输出信号的模与预设值之间的差别，再根据此差别更新蝶形线性滤波器的系数。系数更新过程如下式(I~3)所示。
[0074]式(I)中Htl和Vtl表不H和V偏振态输入的信号,H1和V1表不均衡器输出的信号。?ηη、fHV、fVH和fvv分别为均衡器中的四个线型滤波器，它们构成了蝶形滤波器的结构。
[0075]H1=H0^ fHH + V0 0 fHV
[0076]K — H0 ? fVH +P0 ? fw( I)
[0077]式(2)计算当前时刻n，均衡器的输出与预设的模值λ之间的误差。
[0078]eH(n) = | H1(η) |2- λ
[0079](2)
[0080]ev(η) = | V1(η) |2- λ
[0081]根据(2)式中得到的两个偏振态上的误差信号，进一步更新四个滤波器的系数至下一时刻η+1，如(3)式。其中μ代表更新步长，k代表滤波器的第k个系数。
[0082]f冊{n + l,k) = f册(n,k) + μβΗ(η)Ηλ{η)Η*0 (η - k)
[0083]fm- (n + l,k) = fHV {n,k) + μβΗ {η)Ηλ (u)V* (n-k)(3)[0084]fVH (? +1，众)=L (n,k)+μεν (η)l\(ιι)Η*0 (η - k)
[0085]/?,(〃 + \,k) = fvv (n,k) + μεν (Ii)Vl {η )F0* {η-k)
[0086]因此，传统的CMA方法需要在每个时间点η上对4个线性滤波器的各个系数进行更新。由式(2)可知，CMA算法最终收敛状态是使得均衡器的输出信号模值等于预设值。当发射信号为恒模时，无疑CMA算法是有效的。但当发射信号为任意调制信号时，恒模特性不再满足，此时CMA虽然仍然可以工作，但最终算法收敛的系数并非最优，因此均衡器输出的性能也非最优。
[0087]而在本实施例中，为处理任意调制格式的信号，通过在发射信号的固定位置上加入恒模信号(纯相位调制的符号)，同时确保CMA仅在这些纯相位调制的符号上进行系数更新，这样既利用了 CMA的盲均衡特性，还可以获得最优的性能。
[0088]相比于传统的每个时间点都更新的CMA方案，本发明由于只在固定的纯相位调制的训练序列上进行滤波器系数更新，其公式(2)跟踪速度可能会下降。但是，由于光通信系统的符号率达到几十Gbaud (波特率)，而实际的链路变化的速度在M Hz水平以下，因此这样的跟踪速度的下降并不带来严重的问题。
[0089]值得注意的是，对于采用CMA算法对蝶形线性滤波器的系数进行更新，以上内容仅是示意性地进行了说明，但本发明不限于此，还可以根据实际情况确定具体的实施方式。
[0090]由上述实施例可知，通过在传输信号中加入恒模信号，并在进行信道均衡时仅在恒模信号处进行均衡器系数的更新；不仅可以优化均衡器的系数，而且可以适用于多种调制格式信号，并且降低信道均衡的复杂度。
[0091]实施例2
[0092]在实施例1的基础上， 本发明实施例还提供一种均衡器系数的更新装置，与实施例I相同的内容不再赘述。
[0093]图10是本发明实施例的均衡器系数的更新装置的又一构成示意图。如图10所示，该更新装置1000对均衡器10的系数进行更新，更新装置1000包括信号接收器1001、信号处理器1002和系数更新器1003，如实施例1所述。
[0094]如图10所示，该更新装置1000还可以包括:信息判断器1004 ;信息判断器1004根据符号定时判断数字电信号中的符号是否是对应恒模信号的符号。
[0095]在本实施方式中，可以通过符号定时来判断是否对应恒模信号。例如，可以非周期性地规定第1、10、100、……个符号对应恒模信号；或者可以周期性地规定每一帧包括8个符号，而每帧的第7个符号对应恒模信号等等。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。
[0096]在本实施方式中，在信息判断器1004判断出对应恒模信号的符号之后，系数更新器1003可以在该符号处通过CMA算法对均衡滤波器系数进行更新。具体如何进行更新可以参考现有技术。
[0097]图11是本发明实施例的均衡器系数的更新装置的又一构成示意图。其中，为了描述简单，没有示出接收机的均衡器。如图11所示，该更新装置1100包括信号接收器1101、信号处理器1102和系数更新器1103，如实施例1所述。
[0098]如图11所示，该更新装置1100还可以包括:数值计算器1104和信息判断器1105。数值计算器1104对均衡滤波器的输出信号进行检测，计算信号模值的均值和/或方差；信息判断器1105根据计算出的均值和/或方差判断数字电信号中的符号是否是对应恒模信号的符号。
[0099]在本实施方式中，可以通过计算信号模值的均值或方差来提高均衡器对定时误差容忍。由于CMA算法在发送数据(例如QAM符号)输入时也可以找到一组非理想的均衡器系数，该系数不能保证系统工作在最佳状态，但依然可以大致均衡。
[0100]以发送数据为QAM符号、恒模信号为PSK符号为例，由于PSK符号本身具有恒模特性，而QAM符号本身并不恒模，在这组非理想的均衡器系数下，PSK符号所对应的监测信号(模值或者CMA的误差信号)，比QAM符号所对应的监测信号要小很多，因此可以通过监测均衡器输出的各点在时间上的平均值(或方差)区分当前时刻是PSK符号还是QAM符号。
[0101]假设传输信号的格式为:每η个符号中有k个连续的PSK符号，n-k个连续的QAM符号。CMA系数(即均衡器的系数)更新周期为η个符号。首先，可以计算均衡后的η个符号的模值；连续计算m帧(每帧包含η个符号)，然后分别计算每个位置(I?η)上的模值的均值或方差。
[0102]图12是本发明实施例的计算均值和/或方差的示意图，通过具体实例进行说明。具体如图12所示，假设n=8，m=4, k= 1，那么最终可以得到这8个位置上CMA均衡输出信号模值的均值或方差。
[0103]在具体实施时，数值计算器1104可以对输出信号中每帧的一个或多个预定符号进行检测。也就是说，在实际应用中可以仅仅对部分时刻执行均值或方差的计算。例如，当PSK信号放置在发射序列中每8个符号的最后一个时，就可以仅仅计算第8个符号位置上的均值或方差来判断当前点是否为PSK信号。
[0104]在具体实施时，PSK与QAM符号的模值的均值和方差可以通过星座图中的点来计算。QAM符号模值的平均值可以为星座图中所有点模值的平均。对于一般的QAM符号，模值的取值有多个，因此即便接收机没有噪声，QAM符号模值的方差也是存在的，并且可以通过星座图计算出来。而PSK信号为恒模信号，它的模值的方差为O。
[0105]以下通过图3至图5的三种情况来说明如何根据模值的均值和方差来判断当前符号是PSK还是QAM。
[0106](A)当发射星座图如图3所示时，假设星座图中最小单位归一化为1，则QAM的符号的模值均值为sqrt(lO)，而PSK信号均在最外圈，因此PSK符号的模值的均值为sqrt(18)；通过这两个均值可以直接判断。
[0107](B)当发射星座图如图4所示时，这时QAM与PSK符号的模值相同，都为sqrt (10)。而QAM模值的方差约等于I ;通过方差的差异也可以判断。
[0108](C)当发射星座图如图5所示时，这时QAM符号的模值均值为sqrt (10)，而PSK信号均在最内圈，因此PSK符号的模值均值为sqrt (2);通过这两个均值可以直接判断。
[0109]在实际应用中，由于CMA输出的误差信号可以为当前符号的模值平方减去预设值，因此该信号可以直接用来判断当前符号的属性。具体方法可以如下:
[0110](A)当发射星座图如图3所示时，假设星座图中最小单位为1，预设值可以为18，则QAM的符号CMA误差的均值为-8 ;而PSK信号均在最外圈，因此PSK符号的CMA误差的均值为O。通过这两个均值可以直接判断。
[0111](B)当发射星座图如图4所示时，预设值可以为10。这时QAM与PSK符号的CMA误差的均值相同，都为O。而QAM的CMA误差的方差约等于I。通过方差的差异也可以判断。
[0112](C)当发射星座图如图5所示时，预设值可以为2。这时QAM的符号CMA误差的均值为8，而PSK信号均在最内圈，因此PSK符号的CMA误差的均值为O。通过这两个均值可以直接判断。
[0113]根据上述规则可以准确判断出当前符号的特性。利用此特性可以更准确的更新CMA系数。值得注意的是，以上仅通过例子对如何计算模值的均值或方差进行了示意性说明，但本发明不限于此。
[0114]由此，对应恒模信号的符号不仅可以通过最初的符号定时来指定，并且可以利用CMA误差信号的均值和方差来进一步明确。这无疑扩大了该均衡算法对前面定时模块的定时误差的容忍度。需要指出的是，当发射偏振复用信号时，由于链路中差分群延时的存在，可能恒模信号在两个偏振态上出现的时刻不同。此时，两个偏振态上的系数更新可能会基于不同时刻上的符号进行。
[0115]在本实施例中，如图11所示，更新装置1100还可以包括:系数调整器1106 ;系数调整器1106根据计算出的均值和/或方差对均衡滤波器系数进行调整。
[0116]在本实施例中，可以利用CMA误差信号的方法进一步调整CMA的系数。实际中接收机往往中存在定时误差，同时链路中也还可能有差分群延时。这两个因素都可能会导致CMA算法误将发送数据(例如QAM信号)判断成恒模信号(例如PSK信号)而进行系数更新。
[0117]通过前面内容可知，利用CMA误差信号的均值或方差，并结合发射信号的具体格式，可以明确判断出当前符号的类型(例如PSK或者QAM)。
[0118]实际应用中，为了减少运算复杂度，可以仅考察PSK符号长度所对应的CMA误差符号的均值或方差。例如，当发射η个符号中有k个PSK符号时,可以仅仅对均衡器输出的k个符号进行监测，并计算均值或方差。
[0119]当链路中存在差分群延时或者接收机中存在定时误差时，均衡器中所选择监测的k个符号并非一定是PSK符号。由于CMA均衡往往是多个系数的数字滤波器，通过系数的平移就可以实现对输出符号时间上的平移。一种有效的利用当前符号类型信息的方法就是调整CMA的系数，以下以双偏振态信号为例进行说明。
[0120]图13是本发明实施例的两个偏振态上误差均值的示意图。如图13所示，假设每η个符号中有8个连续的PSK符号，星座图如图3所示，链路中的差分群延时导致两个偏振态(H和V)之间有3个符号的时延，而接收机时钟同步误差导致均衡器认为的8个PSK符号如图13中虚线之间所示。
[0121]利用前面所示的计算方法，可以得到每个偏振态上CMA误差的均值。由于约定了PSK信号是连续的8个符号，因此从CMA误差的均值上可以明显看出H偏振态的输出需要左移2个符号，而V偏振态上需要右移I个符号。根据此信息可以分别调整CMA滤波器的系数，将滤波器fHH与fHV的系数左移2个符号，同时将fVH和fvv的系数右移I个符号。
[0122]以上仅示意性地给出了一种CMA误差均值的实例，而实际中的情况会更复杂。总体而言，当发射信号中有连续的恒模信号(例如PSK信号)时，都可以采用类似的方法进行调整系数。
[0123]如图11所示，更新装置1100还可以包括:信号判断器1107，信号判断器1107判
断均衡滤波器输出的双偏振态信号中是否存在恒模信号；并且，系数调整器1106在双偏振态中均存在恒模信号时，根据双偏振态的恒模信号分布分别调整均衡滤波器系数；在一个偏振态中存在恒模信号、另一偏振态不存在恒模信号时，根据存在恒模信号的偏振态中的恒模信号的分布同时调整均衡滤波器系数。
[0124]在具体实施时，当两个偏振态的输出都不包含PSK信号时，说明当前的定时误差已经大于了 k个PSK符号，因此根据当前输出无法确定系数调整的方向。对于这种情况，可以扩大计算CMA输出误差均值的范围，进一步确定当前的定时误差。如果当前输出的两个偏振态中有一路有PSK信号，而另一路没有PSK信号时，说明当前即存在定时误差也存在差分群延时。由于没有PSK信号的偏振分支不能提供系数调整的方向，因此可以将该路的CMA系数调整值设置成与包含PSK信号的偏振分支相同。这时，包含PSK信号的偏振分支所对应的系数调整方向为QAM信号存在的方向，调整值为QAM信号的个数，即通过调整，可以使得输出的信号全部为PSK信号。当两个偏振态的输出都包含PSK信号时，则可以根据它们自己的QAM与PSK信号的分布情况，分别进行CMA滤波器系数调整。
[0125]在具体实施时，上述的调整可以只是CMA系数更新中的一步，在实际应用中，往往还需要在此调整的基础上继续CMA系数更新，如前面内容所述。
[0126]值得注意的是，以上仅以双偏振态为例，对系数调整进行了示意性说明。但本发明不限于此，对于单偏振态信号，也可以进行类似地系数调整或者更新。
[0127]由上述实施例可知，通过在传输信号中加入恒模信号，并在进行信道均衡时仅在恒模信号处进行均衡器系数的更新；不仅可以优化均衡器的系数，而且可以适用于多种调制格式信号，并且降低信道均衡的复杂度。
[0128]并且，通过计算均衡输出信号的模值的均值或误差，可以判断当前符号的类型；由此可以更有效地定位恒模信号，进而提高对接收机定时误差以及链路差分群延时的容忍度。
[0129]此外，通过计算均衡输出信号的模值的均值或误差，可以进一步对均衡器系数进行调整或修正，降低对接收机定时误差以及链路差分群延时的要求。
[0130]实施例3
[0131]在实施例1和2的基础上，本发明实施例还提供一种接收机和光通信系统，与实施例I或2相同的内容不再赘述。
[0132]图14是本发明实施例的接收机的构成示意图，如图14所示，该接收机1400包括:信号接收器1401、相干检测器1402、模数转换器1403、均衡滤波器1404和系数更新器1405。接收机的其他部分可以参考现有技术，此处不再赘述。
[0133]其中，信号接收器1401接收光通信系统中发射机发送的光信号，该光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号；相干检测器1402对该光信号进行相干检测以获得电信号；模数转换器1403对该电信号进行模数转换以获得数字电信号；均衡滤波器1404对数字电信号进行均衡；系数更新器1405在数字电信号中对应恒模信号的符号处，对均衡滤波器1404的系数进行更新。
[0134]在本实施例中，发送数据可以采用16QAM、32QAM、或者8APSK的调制方式；恒模信号可以采用QPSK或者8PSK的调制方式。但本发明不限于此。
[0135]本发明实施例还提供一种光通信系统，包括发射机以及如上所述的接收机。
[0136]图15是本发明实施例的光通信系统的构成示意图，如图15所示，该光通信系统1500包括:发射机1501和接收机1502。
[0137]其中，发射机1501调制并发射光信号，该光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号。发射机1501可以进行星座映射和脉冲成型调制，将传输信号通过光纤传输链路发送给接收机1502。
[0138]接收机1502可以包括信号接收器1401、相干检测器1402、模数转换器1403、均衡滤波器1404和系数更新器1405。其中均衡滤波器1404和系数更新器1405的功能可以通过DSP处理来实现。
[0139]由上述实施例可知，通过在传输信号中加入恒模信号，并在进行信道均衡时仅在恒模信号处进行均衡器系数的更新；不仅可以优化均衡器的系数，而且可以适用于多种调制格式信号，并且降低信道均衡的复杂度。
[0140]实施例4
[0141]本发明实施例提供一种均衡器系数的更新方法，对应于实施例1或2中的更新装置，与实施例1或2相同的内容不再赘述。
[0142]图16是本发明实施例的更新方法的流程图，如图16所示，该更新方法包括:
[0143]步骤1601，接收光通信系统中发射机发送的光信号，该光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号；
[0144]步骤1602，对光信号进行相干检测以及模数转换以获得数字电信号；
[0145]步骤1603，在数字电信号中对应恒模信号的符号处，对均衡滤波器系数进行更新。
[0146]在本实施例中，发送数据可以采用16QAM、32QAM、或者8APSK的调制方式；恒模信号可以采用QPSK或者8PSK的调制方式。但本发明不限于此。
[0147]在一个实施方式中，系数更新方法还可以包括:根据符号定时判断数字电信号中的符号是否是对应恒模信号的符号。并且步骤1603中在判断出的对应恒模信号的符号处，对均衡滤波器系数进行更新。
[0148]图17是本发明实施例的更新方法的一个实例示意图。如图17所示，经过处理后的数字信号输入蝶形线性滤波器进行均衡，可以根据定时判断是否需要更新均衡器系数。
[0149]在另一个实施方式中，系数更新方法还可以包括:对均衡滤波器的输出信号进行检测，计算信号模值的均值和/或方差；根据均值和/或方差判断数字电信号中的符号是否是对应恒模信号的符号。
[0150]图18是本发明实施例的更新方法的另一个实例示意图。如图18所示，信号输入蝶形线性滤波器进行均衡，可以首先根据定时判断是否需要更新均衡器系数，然后进一步根据均衡输出信号模值的均值或方差判断是否为恒模信号。由此可以扩大定时误差的容忍度。
[0151]其中，图18示出了将符号定时和均值/方差相结合的情况，但本发明不限于此，例如也可以仅通过均值或方差来进行判断，可以根据实际情况确定具体的实施方式。
[0152]在本实施例中，可以仅对均衡输出信号中每帧的一个或多个预定符号进行检测。并且，系数更新方法还可以包括:根据均值和/或方差对均衡滤波器系数进行调整。
[0153]具体地，可以判断均衡滤波器输出的双偏振态信号中是否存在恒模信号；并且，在双偏振态中均存在恒模信号时，根据双偏振态的恒模信号分布分别调整均衡滤波器系数；在一个偏振态中存在恒模信号、另一偏振态不存在恒模信号时，根据存在恒模信号的偏振态中的恒模信号的分布同时调整均衡滤波器系数。
[0154]图19是本发明实施例的系数调整的一实例示意图。如图19所示，可以计算当前K个均衡输出符号的信号模值的均值或方差，根据均值或方差对均衡滤波器系数进行调整。
[0155]由上述实施例可知，通过在传输信号中加入恒模信号，并在进行信道均衡时仅在恒模信号处进行均衡器系数的更新；不仅可以优化均衡器的系数，而且可以适用于多种调制格式信号，并且降低信道均衡的复杂度。
[0156]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。
[0157]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。
[0158]关于包括以上实施例的实施方式，还公开下述的附记:
[0159](附记I)一种均衡器系数的更新装置，所述更新装置包括:
[0160]信号接收器，接收光通信系统中发射机发送的光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号；
[0161]信号处理器，对所述光信号进行相干检测以及模数转换以获得数字电信号；
[0162]系数更新器，在所述数字电信号中对应所述恒模信号的符号处，对所述均衡滤波器系数进行更新。
[0163](附记2)根据附记I所述的更新装置，其中，所述更新装置还包括:
[0164]信息判断器，根据符号定时判断所述数字电信号中的符号是否是对应所述恒模信号的符号。
[0165](附记3)根据附记I所述的更新装置，其中，所述更新装置还包括:
[0166]数值计算器，对均衡滤波器的输出信号进行检测，计算信号模值的均值和/或方差;
[0167]信息判断器，根据所述均值和/或方差判断所述数字电信号中的符号是否是对应所述恒模信号的符号。
[0168](附记4)根据附记3所述的更新装置，其中，所述数值计算器对所述输出信号中每帧的一个或多个预定符号进行检测。
[0169](附记5)根据附记4所述的更新装置，其中，所述更新装置还包括:
[0170]系数调整器，根据所述均值和/或方差对所述均衡滤波器系数进行调整。
[0171](附记6)根据附记5所述的更新装置，其中，所述更新装置还包括:
[0172]信号判断器，判断均衡滤波器输出的双偏振态信号中是否存在恒模信号；
[0173]并且，所述系数调整器在所述双偏振态中均存在恒模信号时，根据所述双偏振态的恒模信号分布分别调整所述均衡滤波器系数；在一个偏振态中存在恒模信号、另一偏振态不存在恒模信号时，根据存在恒模信号的偏振态中的所述恒模信号的分布同时调整所述均衡滤波器系数。
[0174](附记7)根据附记I所述的更新装置，其中，所述发送数据采用16QAM、32QAM、或者8APSK的调制方式；所述恒模信号采用QPSK或者8PSK的调制方式。
[0175](附记8)—种均衡器系数的更新方法，所述更新方法包括:
[0176]接收光通信系统中发射机发送的光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号；
[0177]对所述光信号进行相干检测以及模数转换以获得数字电信号；
[0178]在所述数字电信号中对应所述恒模信号的符号处，对所述均衡滤波器系数进行更新。
[0179](附记9)根据附记8所述的更新方法，其中，所述更新方法还包括:
[0180]根据符号定时判断所述数字电信号中的符号是否是对应所述恒模信号的符号。
[0181](附记10)根据附记8所述的更新方法，其中，所述更新方法还包括:
[0182]对均衡滤波器的输出信号进行检测，计算信号模值的均值和/或方差；
[0183]根据所述均值和/或方差判断所述数字电信号中的符号是否是对应所述恒模信号的符号。
[0184](附记11)根据附记8所述的更新方法，其中，对所述输出信号中每帧的一个或多个预定符号进行检测。
[0185](附记12)根据附记11所述的更新方法，其中，所述更新方法还包括:
[0186]根据所述均值和/或方差对所述均衡滤波器系数进行调整。
[0187](附记13)根据附记12所述的更新方法，其中，所述更新方法还包括:
[0188]判断均衡滤波器输出的双偏振态信号中是否存在恒模信号；
[0189]并且,在所述双偏振态中均存在恒模信号时，根据所述双偏振态的恒模信号分布分别调整所述均衡滤波器系数；在一个偏振态中存在恒模信号、另一偏振态不存在恒模信号时，根据存在恒模信号的偏振态中的所述恒模信号的分布同时调整所述均衡滤波器系数。
[0190](附记14)根据附记8所述的更新方法，其中，所述发送数据采用16QAM、32QAM、或者8APSK的调制方式；所述恒模信号采用QPSK或者8PSK的调制方式。
[0191](附记15)—种接收机，所述接收机包括:
[0192]信号接收器，接收光通信系统中发射机发送的光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号；
[0193]相干检测器，对所述光信号进行相干检测以获得电信号；
[0194]模数转换器，对所述电信号进行模数转换以获得数字电信号；
[0195]均衡滤波器，对所述数字电信号进行均衡；
[0196]系数更新器，在所述数字电信号中对应所述恒模信号的符号处，对所述均衡滤波器的系数进行更新。
[0197](附记16)根据附记15所述的接收机，其中，所述接收机还包括:
[0198]信息判断器，根据符号定时判断所述数字电信号中的符号是否是对应所述恒模信号的符号。
[0199](附记17)根据附记15所述的接收机，其中，所述接收机还包括:
[0200]数值计算器，对均衡滤波器的输出信号进行检测，计算信号模值的均值和/或方差;[0201]信息判断器，根据所述均值和/或方差判断所述数字电信号中的符号是否是对应所述恒模信号的符号。
[0202](附记18)根据附记17所述的接收机，其中，所述数值计算器对所述输出信号中每帧的一个或多个预定符号进行检测。
[0203](附记19)根据附记18所述的接收机，其中，所述接收机还包括:
[0204]系数调整器，根据所述均值和/或方差对所述均衡滤波器系数进行调整。
[0205](附记20)根据附记19所述的接收机，其中，所述接收机还包括:
[0206]信号判断器，判断均衡滤波器输出的双偏振态信号中是否存在恒模信号；
[0207]并且，所述系数调整器在所述双偏振态中均存在恒模信号时，根据所述双偏振态的恒模信号分布分别调整所述均衡滤波器系数；在一个偏振态中存在恒模信号、另一偏振态不存在恒模信号时，根据存在恒模信号的偏振态中的所述恒模信号的分布同时调整所述均衡滤波器系数。
[0208](附记21)—种光通信系统，包括如附记15至20任一项所述的接收机，所述光通信系统还包括:
[0209]发射机，调制并发射光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号。
【权利要求】
1.一种均衡器系数的更新装置，所述更新装置包括: 信号接收器，接收光通信系统中发射机发送的光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号； 信号处理器，对所述光信号进行相干检测以及模数转换以获得数字电信号； 系数更新器，在所述数字电信号中对应所述恒模信号的符号处，对所述均衡滤波器系数进行更新。
2.根据权利要求1所述的更新装置，其中，所述更新装置还包括: 信息判断器，根据符号定时判断所述数字电信号中的符号是否是对应所述恒模信号的符号。
3.根据权利要求1所述的更新装置，其中，所述更新装置还包括: 数值计算器，对均衡滤波器的输出信号进行检测，计算信号模值的均值和/或方差；信息判断器，根据所述均值和/或方差判断所述数字电信号中的符号是否是对应所述恒模信号的符号。
4.根据权利要求3所述的更新装置，其中，所述数值计算器对所述输出信号中每帧的一个或多个预定符号进行检测。
5.根据权利要求4所述的更新装置，其中，所述更新装置还包括: 系数调整器，根据所述均值和/或方差对所述均衡滤波器系数进行调整。
6.根据权利要求5所述的更新装置，其中，所述更新装置还包括:` 信号判断器，判断均衡滤波器输出的双偏振态信号中是否存在恒模信号； 并且，所述系数调整器在所述双偏振态中均存在恒模信号时，根据所述双偏振态的恒模信号分布分别调整所述均衡滤波器系数；在一个偏振态中存在恒模信号、另一偏振态不存在恒模信号时，根据存在恒模信号的偏振态中的所述恒模信号的分布同时调整所述均衡滤波器系数。
7.一种均衡器系数的更新方法，所述更新方法包括: 接收光通信系统中发射机发送的光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号； 对所述光信号进行相干检测以及模数转换以获得数字电信号； 在所述数字电信号中对应所述恒模信号的符号处，对所述均衡滤波器系数进行更新。
8.根据权利要求7所述的更新方法，其中，所述发送数据采用16QAM、32QAM、或者8APSK的调制方式；所述恒模信号采用QPSK或者8PSK的调制方式。
9.一种接收机，所述接收机包括: 信号接收器，接收光通信系统中发射机发送的光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系数的恒模信号； 相干检测器，对所述光信号进行相干检测以获得电信号； 模数转换器，对所述电信号进行模数转换以获得数字电信号； 均衡滤波器，对所述数字电信号进行均衡； 系数更新器，在所述数字电信号中对应所述恒模信号的符号处，对所述均衡滤波器的系数进行更新。
10.一种光通信系统，包括如权利要求9所述的接收机，所述光通信系统还包括:发射机，调制并发射光信号，所述光信号中包括发送数据以及用于更新均衡滤波器系 数的恒模信号。
【文档编号】H04B10/61GK103684600SQ201210342454
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月14日 优先权日:2012年9月14日
【发明者】窦亮, 陶振宁 申请人:富士通株式会社