[发明专利]一种基于时域信道估计的信道均衡方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及相干光通信传输领域，涉及一种基于时域信道估计的信道均衡方法，以及实现该方法的系统。

背景技术

基于数字信号处理技术的相干通信是长距离光纤通信传输系统的重要解决方案。如何克服通信信道损伤是需要解决的重要课题。通信信道损伤使信号的信噪比降低，并且引入了码间干扰，导致了误码的产生。在光纤通信系统中，均衡算法对信道进行估计，并补偿信道的线性畸变，以减弱或消除码间干扰。

目前，均衡算法主要有两类，一类是时域均衡（TDE），另一类是频域均衡（FDE）。两类算法具有相同的均衡效果。

1）时域均衡（TDE）算法。该算法基于训练序列或基于信号的星座图特性进行信道冲激响应估计，在时域对信号进行补偿。基于训练序列的信道估计算法较复杂。基于信号星座图特性的信道估计算法依赖于调制格式，调制格式改变时，算法也需要随之改变，并且算法效果也不同。由于光纤中存在色散，当色散较大时，均衡算法需要的均衡器抽头数较多，导致算法复杂度较高。

2）频域均衡（FDE）算法。该算法基于训练序列进行信道传递函数的估计，在频域对信号进行补偿。信道估计算法简单，当色散较大时，算法复杂度仍然较低。但是该算法需要对信号插入循环前缀/后缀，这会造成一定的信号速率开销。

发明内容

本发明提供一种有效的基于时域信道估计的信道均衡方法，以及实现该方法的系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于时域信道估计的信道均衡方法，包括以下步骤：

第一步：在发射端信号中插入具有平坦频谱特性的训练序列；

第二步：在接收端，经过前端信号处理后，用FIR滤波器对接收到的训练序列部分进行滤波，即实现信道均衡。并采用RLS算法准则更新FIR滤波器系数。

第三步：利用第二步得到的时域FIR滤波器在时域对数据信号进行滤波，实现信道均衡。

进一步地，所述接收端对接收的信号首先进行前端数据处理，包括色散粗补偿、载波频率恢复、接收匹配滤波和数字同步；并在第三步之后进行后端数据处理，包括载波相位恢复。

进一步地，在发射端的信号成帧传输，如图2所示，每一帧的帧结构包含两个偏振方向，每个偏振方向均包含训练序列与数据信号。X偏振方向的训练序列为在时间上周期排列的序列t₁，Y偏振方向的训练序列为在时间上周期排列的序列t₂，并且：

t₁=(t_x,0),t₂=(0,t_y),t_x=t_y，

其中t_x和t_y为M序列，“0”表示长度与M序列等长的数值为0的序列。

更进一步地，M序列长度的选择由信道载波频率偏移和相位的飘移程度决定；M序列个数的选择由信道中自发辐射噪声强度决定；数据信号（每帧训练序列之后的数据）长度的选择由信道传递函数的飘变程度决定。

一种实现上述方法的基于时域信道估计的均衡系统，包括发射端和接收端，

所述发射端包括：

训练序列插入模块，用于在发射端信号中插入具有平坦的频谱特性的训练序列；

所述接收端包括：

FIR滤波器，利用时域滤波器抽头系数在时域对数据信号进行滤波以实现信道均衡。

训练序列对比模块，连接所述FIR滤波器模块，用于训练序列与数据信号做差，得到误差值e。

滤波器系数更新模块，连接所述训练序列对比模块，根据误差值e，利用RLS准则，更新FIR滤波器系数。

进一步地，还包括：

前端数据处理模块，用于对从发送端接收的信号进行预处理，然后发送至所述FIR滤波器模块。

后端数据处理模块，连接所述FIR滤波器，用于载波相位恢复。

更进一步地，所述前端数据处理模块进行的预处理包括：色散粗补偿、载波频率恢复、接收匹配滤波、数字同步。

进一步地，还包括判决模块，连接所述后端数据处理模块，用于将接收的信号信息恢复成二进制数据。

与现有技术相比，本发明的积极效果为：