一种自适应均衡器及其实现自适应均衡处理的方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应均衡器及其实现自适应均衡处理的方法，包括根据计算出的H、V映射到X的系数重心与系数抽头中心的第一距离，H、V映射到Y的系数重心与系数抽头中心的第二距离，获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据和Y偏振态的数据的插值处理。本发明专利技术技术方案由于误差的计算分别考虑了X偏振态和Y偏振态，分别对X偏振态的数据和Y偏振态的数据进行调整，灵活、有效地控制了X偏振态和Y偏振态的系数往抽头中心位置靠近。进一步地，本发明专利技术还根据H、V映射到X的系数能量与H、V映射到Y的系数能量，当系数能量处于抽头边界处时，对系数和输出数据进行调整，保证了系统帧不会有偏移。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高速光传输技术，尤指一种自适应均衡器及其实现自适应均衡处理的方法。
技术介绍
在高速光传输系统中，相干接收机需要补偿光信道中的各种损伤，如偏振膜色散(PMD，PolarizationModeDispersion)、色度色散(CD，ChromaticDispersion)和偏振相关损耗(PDL，PolarizationDependentLoss)等。自适应均衡器通过数字信号处理(DSP，DigitalSignalProcessing)技术自适应跟踪信道特性，来达到补偿信道中各种损伤的作用。图1为现有相干接收机的组成功能示意图，如图1所示，接收机输入信号为偏振态水平分量H和偏振态垂直分量V，每个分量包括同相分量I和正交分量Q，即HI、HQ、VI和VQ四路信号，依次经过模数转换(ADC)、前端数字信号处理、色度色散补偿、时钟同步、自适应均衡，自适应均衡输出的数据为X偏振态和Y偏振态的数据，最后再经过频偏估计、相偏估计和帧定位等单元。其中，色度色散补偿，用于补偿信道中的色度色散；时钟同步，用于解决发射机和接收机之间的时钟同步问题；自适应均衡，用于补偿PMD、残余CD、PDL和偏振模解复用，由自适应均衡器来实现；频偏估计和相偏估计，用于纠正发射激光器和本振激光器之间存在的频率和相位偏差；帧对位，用于找到系统帧头并利用该系统帧头提取系统信息。自适应均衡器在相干接收机中起着非常重要的作用。一般，自适应均衡器由若干有限冲击响应(FIR，Finiteimpulseresponse)滤波器和用于产生FIR计算所需系数的盲均衡算法单元，如恒模算法(CMA，CommonModulusAlgorithm)单元组成。其中，系数的自适应收敛过程对于自适应均衡器的稳定工作起到关键的作用。但是，由于信道损伤是时变的，以及IQ偏移(IQSkew)等因素的影响，导致FIR的系数缓慢地偏移中心位置，逐渐偏移到系数边界处，甚或使得系数偏移到FIR抽头范围外，最终使得系统误码陡增甚至需要自适应均衡器重新收敛，从而导致了业务数据中断。因此，需要对自适应均衡器的工作过程进行监控和干预，这也是高速光传输系统稳定工作的重要步骤。目前，为了对自适应均衡器的工作过程进行监控和干预，相关技术提出了利用系数重心等特性来监控和干预自适应均衡器的工作，实现大致包括：首先，利用初始系数进行自适应均衡器的收敛，待收敛稳定后，通过系统帧定位反馈偏振态之间的skew来重新初始化系数，使得系数在抽头的中心范围内；其次，在自适应均衡器稳定工作阶段，通过系数提取出误差信号并对其进行系数的微调控制，直到误差信号趋近于零；最后，当监测到系数重心与系数抽头中心的距离大于一定门限时，将系数移动整数倍个样点，为了不影响系统帧定位，在滤波器输出直接补零。从上述对自适应均衡器的工作过程进行监控和干预的相关技术来看，系统需要二次自适应均衡器的收敛，这样，不仅过程复杂、影响了进入系统稳定的时间，还依赖于初次收敛后帧定位反馈偏振态之间的skew值。另外，由于误差信号是由两个偏振态一起计算求得，因此对系数的微调和整数倍样点的移动都是对偏振态系数往一个方向进行，灵活性不足，不能涵盖所有的信道场景。而且，在将系数移动整数倍样点后，在滤波器输出直接补零的做法，由于没有考虑到被移出的系数能量大小，会导致大的误码发生，从而影响后端模块的性能。也就是说，现有技术不能有效地解决将系数调整到系数抽头中心位置，以及对系数调整后不对系统误码产生大的影响等问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种自适应均衡器及其实现自适应均衡处理的方法，能够灵活、有效地调整FIR计算所需系数的位置，从而保证系统稳定性。为了达到本专利技术目的，本专利技术提供了一种自适应均衡器，至少包括系数产生模块、滤波处理模块、系数控制模块，以及数据输出处理模块；其中，系数产生模块，用于计算出滤波处理所需的系数，并输出给滤波处理模块和系数控制模块；滤波处理模块，用于利用获得的系数对输入的数据进行滤波处理得到X偏振态的数据和Y偏振态的数据，并输出给数据输出处理模块；数据输出处理模块，用于将得到的X偏振态的数据和Y偏振态的数据缓存后输出；系数控制模块，用于根据来自系数产生模块的系数，计算H、V映射到X的系数重心与系数抽头中心的第一距离，计算H、V映射到Y的系数重心与系数抽头中心的第二距离；根据得到的第一距离和第二距离，获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理；其中，系数包括H映射到X的系数cxh(m)、V映射到X的系数cxv(m)、H映射到Y的系数cyh(m)以及V映射到Y的系数cyv(m)。可选地，所述滤波处理模块为有限冲击响应FIR滤波器。可选地，所述系数产生模块采用盲检测算法实现。可选地，所述系数控制模块中计算第一距离和第二距离为：按照下式计算H、V映射到X的系数重心xc_mass：xc_mass=Σm=1M(m×|cxh(m)|n+m×|cxv(m))/Σm=1M(|cxh(m)|n+|cxv(m));]]>按照下式计算H、V映射到Y的系数重心yc_mass：yc_mass=Σm=1M(m×|cyh(m)|n+m×|cyv(m))/Σm=1M(|cyh(m)|n+|cyv(m));]]>按照下式计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与系数抽头中心的第一距离xc_dsc：xc_dsc＝xc_mass-(M+1)/2；按照下式计算H、V映射到Y的系数重心yc_mass与系数抽头中心的第二距离yc_dsc：yc_dsc＝yc_mass-(M+1)/2；其中，M为FIR滤波器抽头个数，n为正整数。可选地，所述系数控制模块中获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号包括：根据系统的性能需求，通过一阶滤波或二阶滤波环路或在滤波环路输出加上积分器电路分别产生X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err。可选地，所述系数控制模块中的获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理包括：将所述X偏振态误差信号cx_err和所述Y偏振态误差信号cy_err反馈给已有的时钟同步模块处理，再将时钟同步模块提取出的时钟误差信号clk_err分别与X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err求和，得到作用于X偏振态的数据的X偏振态的总误差信号x_err，和作用于Y偏振态的数据的Y偏振态的总误差信号y_err。可选地，所述系数控制模块还用于：检测H、V映射到X的系数能量与H、V映射到Y的系数能量，当系数能量处于抽头边界处时，确定是否进行系数整数样点的调整；如果需要调整，将调整指令输出给所述系数产生模块和所述数据输出处理模块；所述系数控制模块还用于，根据来自系数控制模块的调整指令，对自身产生的系数进行调整；所述数据输出处理模块还用于，根据来自系数控制模块的调整指令，对要输出的数据进行调整。可选地，所述H、V映射到X的系数能量px(m)如下式所示：px(m)＝|cxh本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应均衡器，其特征在于，至少包括系数产生模块、滤波处理模块、系数控制模块，以及数据输出处理模块；其中，系数产生模块，用于计算出滤波处理所需的系数，并输出给滤波处理模块和系数控制模块；滤波处理模块，用于利用获得的系数对输入的数据进行滤波处理得到X偏振态的数据和Y偏振态的数据，并输出给数据输出处理模块；数据输出处理模块，用于将得到的X偏振态的数据和Y偏振态的数据缓存后输出；系数控制模块，用于根据来自系数产生模块的系数，计算H、V映射到X的系数重心与系数抽头中心的第一距离，计算H、V映射到Y的系数重心与系数抽头中心的第二距离；根据得到的第一距离和第二距离，获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理；其中，系数包括H映射到X的系数cxh(m)、V映射到X的系数cxv(m)、H映射到Y的系数cyh(m)以及V映射到Y的系数cyv(m)。

【技术特征摘要】
1.一种自适应均衡器，其特征在于，至少包括系数产生模块、滤波处理模块、系数控制模块，以及数据输出处理模块；其中，系数产生模块，用于计算出滤波处理所需的系数，并输出给滤波处理模块和系数控制模块；滤波处理模块，用于利用获得的系数对输入的数据进行滤波处理得到X偏振态的数据和Y偏振态的数据，并输出给数据输出处理模块；数据输出处理模块，用于将得到的X偏振态的数据和Y偏振态的数据缓存后输出；系数控制模块，用于根据来自系数产生模块的系数，计算H、V映射到X的系数重心与系数抽头中心的第一距离，计算H、V映射到Y的系数重心与系数抽头中心的第二距离；根据得到的第一距离和第二距离，获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理；其中，系数包括H映射到X的系数cxh(m)、V映射到X的系数cxv(m)、H映射到Y的系数cyh(m)以及V映射到Y的系数cyv(m)。2.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，所述滤波处理模块为有限冲击响应FIR滤波器。3.根据权利要求2所述的自适应均衡器，其特征在于，所述系数产生模块采用盲检测算法实现。4.根据权利要求1～3任一项所述的自适应均衡器，其特征在于，所述系数控制模块中计算第一距离和第二距离为：按照下式计算H、V映射到X的系数重心xc_mass：xc_mass=Σm=1M(m×|cxh(m)|n+m×|cxv(m))/Σm=1M(|cxh(m)|n+|cxv(m));]]>按照下式计算H、V映射到Y的系数重心yc_mass：yc_mass=Σm=1M(m×|cyh(m)|n+m×|cyv(m))/Σm=1M(|cyh(m)|n+|cyv(m));]]>按照下式计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与系数抽头中心的第
\t一距离xc_dsc：xc_dsc＝xc_mass-(M+1)/2；按照下式计算H、V映射到Y的系数重心yc_mass与系数抽头中心的第二距离yc_dsc：yc_dsc＝yc_mass-(M+1)/2；其中，M为FIR滤波器抽头个数，n为正整数。5.根据权利要求1～3任一项所述的自适应均衡器，其特征在于，所述系数控制模块中获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号包括：根据系统的性能需求，通过一阶滤波或二阶滤波环路或在滤波环路输出加上积分器电路分别产生X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err。6.根据权利要求5所述的自适应均衡器，其特征在于，所述系数控制模块中的获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理包括：将所述X偏振态误差信号cx_err和所述Y偏振态误差信号cy_err反馈给已有的时钟同步模块处理，再将时钟同步模块提取出的时钟误差信号clk_err分别与X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err求和，得到作用于X偏振态的数据的X偏振态的总误差信号x_err，和作用于Y偏振态的数据的Y偏振态的总误差信号y_err。7.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，所述系数控制模块还用于：检测H、V映射到X的系数能量与H、V映射到Y的系数能量，当系数能量处于抽头边界处时，确定是否进行系数整数样点的调整；如果需要调整，将调整指令输出给所述系数产生模块和所述数据输出处理模块；所述系数控制模块还用于，根据来自系数控制模块的调整指令，对自身产生的系数进行调整；所述数据输出处理模块还用于，根据来自系数控制模块的调整指令，对要输出的数据进行调整。8.根据权利要求7所述的自适应均衡器，其特征在于，所述H、V映射到X的系数能量px(m)如下式所示：px(m)＝|cxh(m)|n+|cxv(m)|n；所述H、V映射到Y的系数能量py(m)如下式所示：py(m)＝|cyh(m)|n+|cyv(m)|n；其中，m取值范围为[1,M]，n为正整数；所述确定是否进行系数整数样点的调整具体包括：当所述H、V映射到X的系数能量px(m)/所述H、V映射到Y的系数能量py(m)头部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于预先设置的第一阈值thr1，且px(m)/py(m)尾部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第二阈值thr2，且如果尾部的两个抽头被移除后，新的尾部抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向右粗调的调整指令；当所述H、V映射到X的系数能量px(m)/所述H、V映射到Y的系数能量py(m)尾部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于第一阈值thr1，且px(m)/py(m)头部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于第二阈值thr2，且如果头部的两个抽头被移除后，新的头部抽头的能量占总能量的比率小于第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向左粗调的调整指令。9.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，所述系数控制模块还用于：计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与H、V映射到Y的系数重心yc_mass，在一定周期内计算重心最大值，根据二者的重心最大值的差值，确定是否进行系数整数样点的调整；如果需要调整，将调整指令输出给所述系数产生模块以进行对系数的调整，同时将调整指令输出给所述数据输出处理模块以进行对输出数据的调整。10.根据权利要求9所述的自适应均衡器，其特征在于，所述是否进行系数整数样点的调整包括：当所述H、V映射到X的系数重心xc_mass的重心最大值与所述H、V映射到Y的系数重心yc_mass的重心最大值的差值大于预先设置的第四阈值
\tthr4时，产生X偏振态系数左移、Y偏振态系数右移的调整指令；当所述H、V映射到X的系数重心xc_mass的重心最大值与所述H、V映射到Y的系数重心yc_mass的重心最大值的差值小于预先设置的第五阈值-thr4时，产生X偏振态系数右移、Y偏振态系数左移的调整指令。11.根据权利要求8或10所述的自适应均衡器，其特征在于，在系统初始收敛时，将所述第一阈值thr1、所述第二阈值thr2、所述第三阈值thr3和所述第四阈值thr4设置宽松；当系统稳定工作时，除信道突发的变化之外，将所述第一阈值thr1、所述第二阈值thr2、所述第三阈值thr3和所述第四阈值thr4设置更加严格。12.根据权利要求7或9所述的自适应均衡器，其特征在于，系数产生模块具体用于：根据获得的调整指令，当调整指令为系数向左粗调时，cxh′(m)={cxh(m+1)m=1,...,M-10m=M,]]>cxv'(m)进行相同处理过程；当调整指令为系数向右粗调时，cxh′(m)={0m=1cxh(m-1)m=2,...,M,]]>cxv'(m)也进行相同处理过程；或者，根据调整指令为系数向左粗调或调整指令为系数向右粗调，直接将系数的头部或尾部的2个样点移出。13.根据权利要求7或9所述的自适应均衡器，其特征在于，所述数据输出处理模块具体用于：根据获得的调整指令，当未收到调整指令即无需对系数进行调整时，自适应均衡器输出(N+samp)的后N点数据；当调整指令为系数向右粗调时，自适应均衡器输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫明，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44