[发明专利]适用于QDB频谱压缩偏振复用信号的多模盲均衡算法

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及一种适用于QDB频谱压缩偏振复用信号的多模盲均衡算法，用于相干光通信接收端的数字信号处理。

背景技术

正交双极性（Quadrature Duobinary, QDB）的频谱压缩技术在最近获得了极大的关注与研究兴趣，因为这种频谱压缩技术能有效的提高信号的谱效率，相比于传统的QPSK信号而言，频谱压缩后谱效率是原来的两倍。同时这种频谱压缩信号由于具有更小的带宽，从而更能容忍光纤链路的色散损伤。特别是在100G和200G系统中，由于增加了FEC纠错编码等，信道数据速率可达107~112Gb/s，而其实际的码元速率可达到28GSymbols/s。这对应通信标准的25/50GHz的传输信道间距而言，必须进行频谱压缩才能降低信道间的串扰。基于此，QDB频谱压缩技术引起了光通信领域的诸多研究兴趣。在可见的报道中，QDB频谱压缩具有很好的频谱压缩性能，压缩后的谱效率能达到4bit/s/Hz。图1显示了整个QDB系统的框图。

尽管QDB频谱压缩技术具有上述诸多优势，然而由于滤波效应，其星座点相比于QPSK信号，由4个点分裂为9个点，分布在三个不同半径的圈上（即星座模）。基于光滤波产生QDB频谱压缩信号的频谱图及星座图分布变化情况如图2所示。Jianping Li等人已经证明，传统的偏振复用PM-QPSK信号的数字相干算法，如恒模算法（Constant Modulus Algorithm，CMA）等已经不适用于QDB压缩信号。如果需要利用传统的相干处理算法，必须要使用相应的前置和后置滤波器。这种滤波器即为频谱压缩滤波器的逆过程，在滤波的过程中由于会对串扰频段进行加强放大，必然会引入噪声带来串扰。一直以来，都缺乏有效的算法，既能有效的降低窜扰，又能进行相应的信号恢复。

基于以上的一些事实，本发明首次提出了一种适用于QDB频谱压缩偏振复用信号的新型多模盲均衡算法。该算法用于QDB频谱压缩信号接收机端的相干DSP数字解调，以实现QDB频谱压缩信号的均衡与恢复。本发明相比于传统的QPSK算法，能有效的提高信号的传输性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能有效提高信号传输性能的、适用于正交双极性QDB频谱压缩偏振复用正交相移键控（Polarization Multiplexing Quadrature Phase Shift Keying，PM-QPSK）信号的相干光通信的多模盲均衡数字信号处理算法。 

本发明是在相干光通信系统中，采用基于多模盲均衡的数字信号处理算法对QDB频谱压缩的光信号实现均衡补偿与解调。通过在电域或光域采用合适的滤波器对偏振复用信号实现QDB频谱压缩，传输后的光信号通过级联多模算法CMMA实现偏振解复用，通过多模QPSK分割法实现频偏估计，通过多模QPSK分割法与最大似然ML估计实现相位恢复。本发明能有效提高信号的频谱效率并改善信号的传输质量，实现高谱效率的相干光传输。

本发明提出的适用于正交双极性QDB频谱压缩偏振复用信号的相干光数字信号处理方法，采用基于信号星座点分布的多模的数字信号处理模块，用于正交双极性QDB频谱压缩偏振复用信号接收的补偿与恢复。

其中，所述的正交双极性QDB频谱压缩偏振复用信号，其偏振复用的PM-QPSK信号后增加一个带通的高斯光滤波器，该高斯滤波器的带宽为符号率的0.75~1倍，以实现QDB的频谱压缩，提高谱效率，并产生偏振复用QDB信号。

所述的多模数字信号处理模块，包括采用一系列基于多模星座点的处理算法，具体为：9点的CMMA级联多模算法，用来偏振解复用与补偿偏振模色散；基于多模QPSK分割的频偏估计算法；基于多模QPSK分割联合最大似然ML估计的相位恢复算法。

所述的9点的CMMA级联多模算法，由一个蝶形滤波器实现，蝶形滤波器的误差传递函数由三个不同星座模的半径所决定，该三个不同星座模为QDB信号9个点星座图的分布模。

所述的多模QPSK分割的频偏估计算法，根据不同星座分布模半径，将半径模上的星座点旋转归一化为QPSK的四个星座点，再采用4次方运算后求解频偏。

所述的多模QPSK分割联合最大似然ML估计的相位估计算法，是基于三个星座分布模半径的QPSK分割，先采用Viterbi-Viterbi算法相位恢复后，再增加一级的ML相位估计算法，以有效的提高相位恢复性能。