[发明专利]一种使用交叉混合状态的相干光通信均衡方法

说明书

本发明涉及通信的技术领域，更具体地，涉及一种使用交叉混合状态的相干光通信均衡方法。该方法基于迭代最小二乘法，包括以下步骤：将滤波器接收端接收到的两路信号交叉混合成一路信号；滤波器对信号进行滤波得到一个输出值；把在星座图上最接近输出值的由理想星座点旋转而成的圆上的一个点作为判断值；将判断值与输出值的差当作误差系数加入到迭代最小二乘法更新过程；更新后的系统状态进入下一次迭代。本发明能够对相干光通信传输过程中受到偏振态效应影响的信号进行有效均衡，与盲均衡算法相比能够追踪更高的偏振态旋转速度并具有更快收敛速度，同时与卡尔曼滤波相比具有更低的复杂度和计算量，并且不需要将信号分解为实部和虚部进行输入，适用于各阶相移键控（PSK）和正交调幅（QAM）偏振复用信号。

技术领域

本发明涉及通信的技术领域，更具体地，涉及一种使用交叉混合状态的相干光通信均衡方法。

背景技术

随着对宽带网络需求的巨大提升和数据传输量的高涨，基于先进调制方式，偏振模复用(PDM)，相干探测和数字信号处理(DSP)的技术目前成为一种有效提高相干光通信系统传输速率的方案。偏振模复用系统使用两路相互正交的偏振态(SOP)去传输两个信道具有相同波长的光信号。这种方式能够提高一倍的传输速率，因此得到广泛的研究。PDM系统相比普通光路传输方式对光的偏振效应更加敏感。在光纤传输系统中存在的主要偏振效应是偏振模色散(PMD)和偏振态旋转(RSOP)。这些效应将会造成信号发生偏振态混叠。同时，在长距离传输过程中，光纤链路受到的外界干扰会使载波信号的相位发生偏移。这些干扰带来的信号失真使得接收端无法分辨接收信号的星座点，因此需要一种能够快速追踪信号偏振态，解决载波相位偏移的均衡算法，实现对信号的解偏振态，恢复原始信号。

当今随着DSP技术的发展，提出了一系列的解偏振的算法。目前得到广泛运用的是恒模算法(constant modulus alogorithm，CMA)和多模算法(multimodulus algorithm，MMA)，这种算法运用自适应有限脉冲响应滤波器对线性损失进行均衡。然而，CMA和MMA算法的收敛速度比较慢，并且会产生奇点问题，对较高速度的偏振态旋转无法实现准确的追踪。斯托克斯空间(Stokes space，SS)方式可以实现快速的收敛，但这种方法只能用于在较小PMD值下的QPSK调制方式，而且在时变的SOP环境下表现不佳。有研究提出联合SS和CMA/MMA的方案以提高收敛速度并解决奇点问题，但这种方案并不能实现偏振态的高速追踪。还有一类基于卡尔曼滤波器的方案，主要有环向线性卡尔曼滤波器(radius directed linearKakman fliter，RD-LKF)，扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter，EKF)和无迹卡尔曼滤波器(unscented Kalman filter)三种。RD-LKF能够找到线性系统的最佳参数并成功运用于高速的偏振态追踪，但无法解决相位问题。EKF被设计用来跟踪非线性动态系统的参数，能有效解决偏振态和均衡问题。然而EKF要求输入的状态必须为实值，因此在信号输入滤波器时要分解为实部和虚部。这导致EFK在迭代过程中复杂度的增加，而且只允许实部输入的方式可能会造成滤波器的发散。UKF把所有偏振态和相位因素考虑进去，代价则是较高的计算复杂度。

以上方案无法兼顾偏振态高速追踪，相位补偿和计算复杂度三个方面。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种使用交叉混合状态的相干光通信均衡方法，其自适应能力强，能有效解决各种由偏振效应和距离传输造成的信号失真问题。

本发明提出的以交叉混合状态作为输入的迭代最小二乘法，能实现高速的偏振态追踪和相位纠正，并具有较低的计算复杂度，对各种输入环境具有良好的适应性。相比于CMA/MMA算法，本发明能够在50个采样点内实现信号收敛，偏振态追踪速度可以在稳定达到100Mrad/s。而相比于EKF，本发明不需要将偏振态分解为实部和虚部两部分，并且不需要在输入滤波器前预测状态向量，迭代过程计算量相对较少，在相同的计算环境下具有更快的迭代速度，同时兼顾高速偏振态追踪和相位纠正。