一种相干光通信信道估计方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及的是一种相干光通信信道估计方法和系 统。
【背景技术】
[0002] 随着科技的不断进步与互联网产业的蓬勃发展，人们对于通信质量与速度的需求 也越来越高。通信业务量正在W超过摩尔定律的速度爆炸式地增长，且业务形式与需求趋 于多元化，如云计算、高清流媒体、视频会议等。该无疑给当代全球的通信系统与网络带来 了更大的挑战。光纤通信作为现代通信网络中的革命性与支撑性技术，不但已经成为通信 领域研究中的重中之重，而且也成为通信产业中产品化、市场化的焦点与热点。
[0003] 高速光纤通信W高频谱效率和抗信道损伤能力作为保证。由于数字信号处理 (DSP)技术的迅猛发展，相干光通信技术在各种备选的解决方案中逐渐占得主导地位，在光 纤通信与网络领域中得W广泛关注与研究。相干光检测可W提取接收信号除强度外的全 部信息，且具有更好的频率选择性与接收灵敏度，其接收灵敏度比直接检测系统高约10~ 20地。
[0004] 如图1所示，相干光通信系统由发射部分、光纤信道和接收部分组成，其中发射部 分包括电发射机和RT0 (Radio化equency-to-optical，射频到光）上变频器，接收部分包 括0TR(化tica^to-radio化equen巧-to,光到射频）下变频器和电接收机。
[0005] 在发射机端，两套电发射机分别产生两个偏振方向（X偏振方向和Y偏振方向）的 比特流，然后通过星座映射等数字信号处理（DSP)产生携带训练序列的基带同相路（I)和 正交路（Q)信号，I路信号和Q路信号经过数模转换器（DAC)变换后输出，两个偏振方向的 电信号通过各自的上变频器(光I/Q调制器)进行上变频，再由偏振合束器进行合束，合束后 的偏振复用信号送入光纤信道传输。
[0006] 在接收机端，接收到的偏振复用信号经过光滤波器滤波，滤波后的偏振复用信号 与本振光通过双偏振混频器进行混频，混频后的信号通过光电检测器进行下变频，得到两 个偏振方向（X偏振方向和Y偏振方向）的I路和Q路基带电信号，送入电接收机的模数转 换器ADC，得到数字信号由电接收机进行数字信号处理，处理后恢复出两个偏振方向的比特 流。
[0007] 在相干光通信系统的接收机端，数字信号处理主要包括；接收机前端不理想特性 补偿、载波频偏估计与补偿、信道估计与均衡、载波相位恢复等。其中，信道估计与均衡是非 常重要的一部分，作用是将信道对信号的幅度和相位造成的影响消除或部分消除，W便随 后的载波相位恢复与判决。目前相干光通信信道估计与均衡方法主要分为基于恒模算法的 盲均衡和基于数据辅助的非盲估计与均衡。相比盲均衡，基于数据辅助的非盲估计与均衡 通过引入一部分开销，也即，发射端在时域数据块中周期性地插入接收端已知的序列（又称 训练序列)，接收端利用此训练序列得到信道传递函数，再对接收到的数据进行时域或频域 均衡，实现方法较为简单。
[000引如图2所示，现有的基于数据辅助的相干光通信信道估计技术一般是在发射端数 据块中周期性地加入训练序列，每一峽包含一段训练序列（训练序列一般位于峽头)，每段 训练序列用于估计该段训练序列之后、下一段训练序列之前的数据块的信道信息，为了得 到准确的信道信息，每段训练序列需要包含多个训练序列做信道信息的平均，增加了系统 开销，降低了系统的频谱效率。
【发明内容】
[0009] 本发明所要解决的技术问题是提供一种相干光通信信道估计方法和系统，能够在 频谱效率相同的情况下有效提高相干光通信系统的传输性能，或者在系统传输性能要求一 定的情况下减少训练序列开销、提高系统效率。
[0010] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种相干光通信信道估计方法，该方法包 括：
[0011] 接收端每接收到一峽数据，根据当前峽包含的训练序列估计当前峽的信道传递函 数，将估计出的信道传递函数作为当前峽的信道传递函数的初始估计并保存；
[0012] 读取当前峽的前一峽的信道传递函数的最终估计，如读取到，则将所述当前峽的 前一峽的信道传递函数的最终估计与当前峽的信道传递函数的初始估计进行加权平均，将 加权平均后的信道传递函数作为当前峽的信道传递函数的最终估计并保存。
[0013] 进一步地，该方法还包括下述特点：
[0014] 将所述当前峽的前一峽的信道传递函数的最终估计与当前峽的信道传递函数的 初始估计进行加权平均，将加权平均后的信道传递函数作为当前峽的信道传递函数的最终 估计，包括：
[0015] 当前第i峽的信道传递函数的最终估计片为：
[0016]
[0017]其中，冉,_1佩是当前第i峽的前一峽的信道传递函数的最终估计，任,的）是当前 第i峽的信道传递函数的初始估计；k代表频点；ai为当前第i峽的信道传递函数的初始 估计的权重系数，〇<ai《1;i> 2。
[0018] 进一步地，该方法还包括下述特点：
[0019] 将所述当前峽的前一峽的信道传递函数的最终估计与当前峽的信道传递函数的 初始估计进行加权平均，将加权平均后的信道传递函数作为当前峽的信道传递函数的最终 估计，包括：
[0020] 根据当前第i峽的前一峽的信道传递函数的最终估计的m个频点 {/),_,(VU),_,作)，...々._,成,）}的相位值，和当前第i帧的信道传递函数的初始估计的m个 是妇点f),作,)，作,)，...，f}, (A-W)i.的相位值，估计当前第i峽的前一峽的信道传递函数与当 前第i峽的信道传递函数的相位差化)，获得0 1化）的估计值如A)，2 5；w_<；W，N是频点 的总数；
[0021] 根据当前第i峽的前一峽的信道传递函数与当前第i峽的信道传递函数的相位差 0i化）的估计值4(幻，将当前第i峽的前一峽的信道传递函数的最终估计进行相位旋转， 使旋转后的当前第i峽的前一峽的信道传递函数的每一个频点的相位对准当前第i峽的信 道传递函数的初始估计的对应频点的相位；
[0022] 将经过相位对准的当前第i峽的前一峽的信道传递函数的最终估计与当前第i 峽的信道传递函数的初始估计进行加权平均，获得当前第i峽的信道传递函数的最终估计 白非)为;
[0023]
[0024]其中，妊,._1传)是当前第i峽的前一峽的信道传递函数的最终估计，是当前 第i峽的信道传递函数的初始估计；k代表频点；ai为当前第i峽的信道传递函数的初始 估计的权重系数，〇<ai《1;i> 2。
[00巧]进一步地，该方法还包括下述特点：
[0026] 还包括：根据W下规则设置当前第i峽的信道传递函数的初始估计的权重系数 ai;如需要加快追踪信道变化的速度，则增大当前第i峽的信道传递函数的初始估计的权 重系数ai;如需要提高抗噪声的性能，则减小当前第i峽的信道传递函数的初始估计的权 重系数a1。
[0027] 进一步地，该方法还包括下述特点：
[0028] 还包括；读取当前峽的前一峽的信道传递函数的最终估计，如未读取到，则将所述 当前峽的信道传递函数的初始估计作为所述当前峽的信道传递函数的最终估计。
[0029] 为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种相干光通信信道估计系统，该系统 包括：
[0030] 初始估计和保存模块，用于接收端每接收到一峽数据，根据当前峽包含的训练序 列估计当前峽的信道传递函数，将估计出的信道传递函数作为当前峽的信道传递函数的初 始估计并保存；
[0031] 最终估计和保存模块