專利名稱：適用于qdb頻譜壓縮偏振復(fù)用信號(hào)的多模盲均衡算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于QDB頻譜壓縮偏振復(fù)用信號(hào)的多模盲均衡算法，用于相干光通信接收端的數(shù)字信號(hào)處理。
背景技術(shù)：
正交雙極性(Quadrature Duobinary, QDB)的頻譜壓縮技術(shù)在最近獲得了極大的關(guān)注與研究興趣，因?yàn)檫@種頻譜壓縮技術(shù)能有效的提高信號(hào)的譜效率，相比于傳統(tǒng)的QPSK信號(hào)而言，頻譜壓縮后譜效率是原來(lái)的兩倍。同時(shí)這種頻譜壓縮信號(hào)由于具有更小的帶寬，從而更能容忍光纖鏈路的色散損傷。特別是在IOOG和200G系統(tǒng)中，由于增加了 FEC糾錯(cuò)編碼等，信道數(shù)據(jù)速率可達(dá)107 112Gb/s，而其實(shí)際的碼元速率可達(dá)到28GSymbolS/S。這對(duì)應(yīng)通信標(biāo)準(zhǔn)的25/50GHZ的傳輸信道間距而言，必須進(jìn)行頻譜壓縮才能降低信道間的串?dāng)_。 基于此，QDB頻譜壓縮技術(shù)引起了光通信領(lǐng)域的諸多研究興趣。在可見(jiàn)的報(bào)道中，QDB頻譜壓縮具有很好的頻譜壓縮性能，壓縮后的譜效率能達(dá)到4bit/s/Hz。圖I顯示了整個(gè)QDB系統(tǒng)的框圖。盡管QDB頻譜壓縮技術(shù)具有上述諸多優(yōu)勢(shì)，然而由于濾波效應(yīng)，其星座點(diǎn)相比于QPSK信號(hào)，由4個(gè)點(diǎn)分裂為9個(gè)點(diǎn)，分布在三個(gè)不同半徑的圈上(即星座模)。基于光濾波產(chǎn)生QDB頻譜壓縮信號(hào)的頻譜圖及星座圖分布變化情況如圖2所示。Jianping Li等人已經(jīng)證明，傳統(tǒng)的偏振復(fù)用PM-QPSK信號(hào)的數(shù)字相干算法，如恒模算法(Constant ModulusAlgorithm, CMA)等已經(jīng)不適用于QDB壓縮信號(hào)。如果需要利用傳統(tǒng)的相干處理算法,必須要使用相應(yīng)的前置和后置濾波器。這種濾波器即為頻譜壓縮濾波器的逆過(guò)程，在濾波的過(guò)程中由于會(huì)對(duì)串?dāng)_頻段進(jìn)行加強(qiáng)放大，必然會(huì)引入噪聲帶來(lái)串?dāng)_。一直以來(lái)，都缺乏有效的算法，既能有效的降低竄擾，又能進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)恢復(fù)。基于以上的一些事實(shí)，本發(fā)明首次提出了一種適用于QDB頻譜壓縮偏振復(fù)用信號(hào)的新型多模盲均衡算法。該算法用于QDB頻譜壓縮信號(hào)接收機(jī)端的相干DSP數(shù)字解調(diào)，以實(shí)現(xiàn)QDB頻譜壓縮信號(hào)的均衡與恢復(fù)。本發(fā)明相比于傳統(tǒng)的QPSK算法，能有效的提高信號(hào)的傳輸性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種能有效提高信號(hào)傳輸性能的、適用于正交雙極性QDB頻譜壓縮偏振復(fù)用正交相移鍵控(Polarization Multiplexing Quadrature Phase ShiftKeying, PM-QPSK)信號(hào)的相干光通信的多模盲均衡數(shù)字信號(hào)處理算法。本發(fā)明是在相干光通信系統(tǒng)中，采用基于多模盲均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法對(duì)QDB頻譜壓縮的光信號(hào)實(shí)現(xiàn)均衡補(bǔ)償與解調(diào)。通過(guò)在電域或光域采用合適的濾波器對(duì)偏振復(fù)用信號(hào)實(shí)現(xiàn)QDB頻譜壓縮，傳輸后的光信號(hào)通過(guò)級(jí)聯(lián)多模算法CMMA實(shí)現(xiàn)偏振解復(fù)用，通過(guò)多模QPSK分割法實(shí)現(xiàn)頻偏估計(jì)，通過(guò)多模QPSK分割法與最大似然ML估計(jì)實(shí)現(xiàn)相位恢復(fù)。本發(fā)明能有效提高信號(hào)的頻譜效率并改善信號(hào)的傳輸質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高譜效率的相干光傳輸。
本發(fā)明提出的適用于正交雙極性QDB頻譜壓縮偏振復(fù)用信號(hào)的相干光數(shù)字信號(hào)處理方法，采用基于信號(hào)星座點(diǎn)分布的多模的數(shù)字信號(hào)處理模塊，用于正交雙極性QDB頻譜壓縮偏振復(fù)用信號(hào)接收的補(bǔ)償與恢復(fù)。其中，所述的正交雙極性QDB頻譜壓縮偏振復(fù)用信號(hào)，其偏振復(fù)用的PM-QPSK信號(hào)后增加一個(gè)帶通的高斯光濾波器，該高斯濾波器的帶寬為符號(hào)率的O. 75^1倍，以實(shí)現(xiàn)QDB的頻譜壓縮，提高譜效率，并產(chǎn)生偏振復(fù)用QDB信號(hào)。所述的多模數(shù)字信號(hào)處理模塊，包括采用一系列基于多模星座點(diǎn)的處理算法，具體為9點(diǎn)的CMMA級(jí)聯(lián)多模算法，用來(lái)偏振解復(fù)用與補(bǔ)償偏振模色散；基于多模QPSK分割的頻偏估計(jì)算法；基于多模QPSK分割聯(lián)合最大似然ML估計(jì)的相位恢復(fù)算法。所述的9點(diǎn)的CMMA級(jí)聯(lián)多模算法，由一個(gè)蝶形濾波器實(shí)現(xiàn)，蝶形濾波器的誤差傳遞函數(shù)由三個(gè)不同星座模的半徑所決定，該三個(gè)不同星座模為QDB信號(hào)9個(gè)點(diǎn)星座圖的分布模。所述的多模QPSK分割的頻偏估計(jì)算法，根據(jù)不同星座分布模半徑，將半徑模上的星座點(diǎn)旋轉(zhuǎn)歸一化為QPSK的四個(gè)星座點(diǎn)，再采用4次方運(yùn)算后求解頻偏。所述的多模QPSK分割聯(lián)合最大似然ML估計(jì)的相位估計(jì)算法，是基于三個(gè)星座分布模半徑的QPSK分割，先采用Viterbi-Viterbi算法相位恢復(fù)后，再增加一級(jí)的ML相位估計(jì)算法，以有效的提高相位恢復(fù)性能。9點(diǎn)的級(jí)聯(lián)多模CMMA算法的偏振解復(fù)用原理如圖3所示。由于QDB頻譜壓縮后的信號(hào)，根據(jù)三個(gè)模半徑Rf R3得到了三個(gè)參考半徑Af A3進(jìn)行收斂，能將誤差傳遞函數(shù)
進(jìn)一步收斂趨近于O。本發(fā)明所提出的9點(diǎn)的級(jí)聯(lián)多模CMMA算法的偏振解復(fù)用處理
流程如圖4所示，該算法為蝶形數(shù)字濾波處理過(guò)程。輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)X和Y經(jīng)過(guò)四個(gè)數(shù)字濾波器hxx, hxy, hyx, hyy,得到輸出Zx和Zy,同時(shí)根據(jù)原理圖3中的誤差傳遞函數(shù)得到
Sxjt反饋到CMMA更新模塊，該更新模塊的處理過(guò)程如下式所示
權(quán)利要求
1.一種適用于正交雙極性QDB頻譜壓縮的偏振復(fù)用信號(hào)的多模盲均衡數(shù)字信號(hào)處理算法，其特征在于包括 采用基于信號(hào)星座點(diǎn)分布的多模的數(shù)字信號(hào)處理模塊用于正交雙極性QDB頻譜壓縮偏振復(fù)用信號(hào)接收的補(bǔ)償與恢復(fù)； 所述的正交雙極性QDB頻譜壓縮偏振復(fù)用信號(hào)，其偏振復(fù)用的PM-QPSK信號(hào)后增加一個(gè)帶通的高斯光濾波器，該高斯濾波器的帶寬為符號(hào)率的O. 75^1倍，以實(shí)現(xiàn)QDB的頻譜壓縮，并產(chǎn)生偏振復(fù)用QDB信號(hào)； 所述的多模數(shù)字信號(hào)處理模塊，包括9點(diǎn)的CMMA級(jí)聯(lián)多模算法用來(lái)偏振解復(fù)用與補(bǔ)償偏振模色散；基于多模QPSK分割的頻偏估計(jì)算法；基于多模QPSK分割聯(lián)合最大似然ML估計(jì)的相位恢復(fù)算法。
2.如權(quán)利要求I所述多模盲均衡數(shù)字信號(hào)處理算法，其特征在于所述的9點(diǎn)的CMMA級(jí)聯(lián)多模算法由一個(gè)蝶形濾波器實(shí)現(xiàn)，所述的蝶形濾波器的誤差傳遞函數(shù)由三個(gè)不同星座模的半徑所決定，該三個(gè)不同星座模為QDB信號(hào)9個(gè)點(diǎn)星座圖的分布模； 所述的多模QPSK分割的頻偏估計(jì)算法，根據(jù)不同星座分布模半徑，將半徑模上的星座點(diǎn)旋轉(zhuǎn)歸一化為QPSK的四個(gè)星座點(diǎn)，再采用4次方運(yùn)算后求解頻偏； 所述的多模QPSK分割聯(lián)合最大似然ML估計(jì)的相位估計(jì)算法，基于三個(gè)星座分布模半徑的QPSK分割先采用Viterbi-Viterbi算法相位恢復(fù)后,再增加一級(jí)的ML相位估計(jì)算法，以有效的提聞相位恢復(fù)性能。
3.如權(quán)利要求2所述多模盲均衡數(shù)字信號(hào)處理算法，其特征在于所述的9點(diǎn)的級(jí)聯(lián)多模CMMA算法的處理過(guò)程如下輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)X和Y經(jīng)過(guò)四個(gè)數(shù)字濾波器hxx，hxy, hyx, hyy,得到的輸出Zx和Zy,同時(shí)由誤差傳遞函數(shù)得到^xjf反饋到CMMA更新模塊，該更新模塊的處理過(guò)程如下式所示
4.如權(quán)利要求2所述多模盲均衡數(shù)字信號(hào)處理算法，其特征在于所述的多模QPSK分割的頻偏估計(jì)算法中，多模QPSK分割主要分為三個(gè)處理步驟首先，將星座點(diǎn)圖按模半徑大小進(jìn)行分割為三個(gè)圈，最內(nèi)圈為O點(diǎn)星座點(diǎn)；第二圈和第三圈是用來(lái)估計(jì)頻偏和相位的數(shù)據(jù)點(diǎn)；第二步，選擇中間第二圈上的星座點(diǎn)旋轉(zhuǎn)-τ 4，這樣最外圈和中間圈能形成四個(gè)象限的QPSK相位分布；第三步，選擇性歸一化，即選擇中間圈和最外圈的星座點(diǎn)數(shù)據(jù)，分布獨(dú)立的歸一化，只選取最外圈和中間圈的星座點(diǎn)后得到第三步的QPSK四個(gè)點(diǎn)； 經(jīng)過(guò)模分割，旋轉(zhuǎn)與選擇性歸一化后得到QPSK點(diǎn)分布，再采用4次方后前后數(shù)據(jù)進(jìn)行差分運(yùn)算，得到頻偏估計(jì)值，頻偏估計(jì)的4次方算法求解如下式所示
5.如權(quán)利要求2所述多模盲均衡數(shù)字信號(hào)處理算法，其特征在于所述的聯(lián)合多模QPSK分割法與最大似然ML估計(jì)相位恢復(fù)算法分為三個(gè)部分,第一部分為QPSK分割,包括了模分害1K旋轉(zhuǎn)和選擇性歸一化，得到QPSK星座點(diǎn),然后采用Viterbi-Viterbi的相位估計(jì)算法進(jìn)行初步的相位估計(jì)與恢復(fù)；在上述估計(jì)的結(jié)果后再進(jìn)行一次最大似然ML的相位估計(jì)與恢復(fù)，最終得到相位恢復(fù)好的數(shù)據(jù)點(diǎn)；其中，初步的相位估計(jì)由下式得出
全文摘要
本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種適用于正交雙極性QDB頻譜壓縮的偏振復(fù)用信號(hào)的多模盲均衡數(shù)字信號(hào)處理算法。本發(fā)明是在相干光通信系統(tǒng)中，采用基于多模盲均衡的數(shù)字信號(hào)處理算法對(duì)QDB頻譜壓縮的光信號(hào)實(shí)現(xiàn)均衡補(bǔ)償與解調(diào)。通過(guò)在電域或光域采用合適的濾波器對(duì)偏振復(fù)用信號(hào)實(shí)現(xiàn)QDB頻譜壓縮，傳輸后的光信號(hào)通過(guò)級(jí)聯(lián)多模算法CMMA實(shí)現(xiàn)偏振解復(fù)用，通過(guò)多模QPSK分割法實(shí)現(xiàn)頻偏估計(jì)，通過(guò)多模QPSK分割法與最大似然估計(jì)實(shí)現(xiàn)相位恢復(fù)。本發(fā)明能有效提高信號(hào)的頻譜效率并改善信號(hào)的傳輸質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高譜效率相干光傳輸。
文檔編號(hào)H04L27/32GK102904643SQ201210383429
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者遲楠, 張俊文, 余建軍 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)