一种新型LMS方法及使用该方法的实数自适应均衡器技术

本发明专利技术公开了一种新型LMS方法及使用该方法的实数自适应均衡器，涉及相干光通信技术领域。该新型LMS方法包括以下步骤：将实数自适应均衡器设置为具有16个独立的自适应均衡系数的4×4结构，并分别使用X偏振和Y偏振的I路、Q路实数信号作为4路输入、4路输出；定义X、Y偏振信号的误差公式；根据误差公式，使用梯度算法更新实数自适应均衡器的16个自适应均衡系数，以保证实数自适应均衡器持续跟踪偏振态的变化，且无需频差与相差的反馈。本发明专利技术能利用两个偏振解调信号经自适应均衡后具有相同频差与相差的特点，消除LMS算法对频差与相差反馈的依赖；并且采用实数均衡结构，使得对接收端I路、Q路数据不平衡的容忍度得到提升。 1

A new LMS method and real adaptive equalizer using this method

The invention discloses a new LMS method and a real number adaptive equalizer using the method, which relates to the field of coherent optical communication technology. The new LMS method includes the following steps: the real number adaptive equalizer is set as a 4 * 4 structure with 16 independent adaptive equalization coefficients, and the I and Q Y polarization I and Q Road real signals are used respectively as the 4 input and 4 path output, and the error formula of the X and Y polarization signals is defined, and the gradient calculation is used according to the error formula. The method updates the 16 adaptive equalizers of the real number adaptive equalizer to ensure that the real number adaptive equalizer keeps tracking the change of the polarization state and does not need the feedback of the frequency difference and the difference. The invention can utilize two polarization demodulation signals with the characteristics of the same frequency difference and phase difference after adaptive equalization, eliminate the dependence of the LMS algorithm on the frequency difference and phase difference feedback, and use the real number equilibrium structure to improve the tolerance of the data imbalance of the receiver I road and Q road. One

【技术实现步骤摘要】
一种新型LMS方法及使用该方法的实数自适应均衡器
本专利技术涉及相干光通信
，具体来讲是一种新型LMS(Leastmeansquare，最小均方)方法及使用该方法的实数自适应均衡器。
技术介绍
相干光通信与数字信号处理技术相结合，在40G、100G光通信时代取得巨大商业成功。相干光通信技术具有灵敏度高、频率选择性好、频谱效率高的特点，这些特点有利于实现大容量，长距离通信以满足日益增长的业务需求。并且，在相干光通信中，色散与偏振模色散对信号的损伤都为线性损伤，此时通信信道为线性时不变系统，故通过适度复杂的DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理)技术就可以补偿线性损伤，以前困扰业界的色散问题就变得相对容易解决。综合考虑谱效率与光信噪比容限的要求，100G商用系统采用的是基于相干光通信的PM-QPSK(PolarizationMultiplexedQuadriPhaseShiftKeying，偏振复用四相移键控)技术。新一代的相干光通信引入数字信号处理技术。在相干光通信系统的接收端使用本征光载波解调信号光后，再使用ADC(Analog-DigitalConverter，模数转换器)采样解调后的电子信号，然后将采样后的数字信号进行处理。相干光通信接收机的数字信号处理的流程一般为：色散补偿→时钟恢复→自适应均衡→载波恢复(频差估计与补偿)→载波恢复(相差估计与补偿)→码元判决。自适应均衡器为其主要组成部分，起到偏振解复用与残余色散补偿作用，通常由线性均衡器与自适应均衡系数更新算法组成。相干光通信中最常使用的是2×2多入多出的复数自适应均衡器，输入两个偏振复数信号，输出也为两个偏振的复数信号。这种传统的2×2复数自适应均衡器使得每个偏振的I路与Q路数据联合在一起。对于I、Q两路输入信号有延迟或者I、Q两路信号的幅度不平衡的情况，其容忍度较低，系统性能会受到较大影响。而最常使用的LMS算法为基于训练序列的LMS算法，其采用训练序列进行导引。但由于用于解调的本地激光器与发端激光器存在频差与相差，所以在使用传统LMS算法时，必须从其后的频差与相差补偿模块引入频差与相差反馈用于误差信号的计算，频差估计与相差估计都依赖于自适应均衡器的正确输出。在实际部署的系统中，虽然多数情况下偏振态变化缓慢，但瞬时可能出现极快的偏振变化，此时不能保证自适应均衡器的正确输出，没有正确的频差与相差反馈传统的LMS算法将不能正确工作。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种新型LMS方法及使用该方法的实数自适应均衡器，能利用两个偏振解调信号具有相同频差与相差的特点，消除LMS算法对频差与相差反馈的依赖；并且采用实数均衡结构，使得对接收端I路、Q路数据不平衡的容忍度得到提升。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：提供一种新型LMS方法，该新型LMS方法包括以下步骤：S1、将实数自适应均衡器设置为具有16个独立的自适应均衡系数的4路输入、4路输出结构，并分别使用X偏振和Y偏振的I路、Q路实数信号作为实数自适应均衡器的4路输入、4路输出，且4路输出的公式为：其中，Eoutxi(n)、Eoutxq(n)、Eoutyi(n)和Eoutyq(n)分别为X偏振信号的I路、Q路输出，Y偏振信号的I路、Q路输出，n为数据的序列号；[Einxi(n-l)]、[Einxq(n-l)]、[Einyi(n-l)]和[Einyq(n-l)]分别为X偏振信号的I路、Q路输入，Y偏振信号的I路、Q路输入，l为实数自适应均衡器级数序号；Hxi_xi、Hxq_xi、Hyi_xi、Hyq_xi、Hxi_xq、Hxq_xq、Hyi_xq、Hyq_xq、Hxi_yi、Hxq_yi、Hyi_yi、Hyq_yi、Hxi_yq、Hxq_yq、Hyi_yq、Hyq_yq为16个自适应均衡系数，L为实数自适应均衡器级数；S2：定义该实数自适应均衡器的X、Y偏振信号的误差公式为：其中：式中，Dx、Dy为期望的复数数据，是预先已知的训练序列数值；为实数自适应均衡器的X偏振端口的I、Q两路输出合起来的复数，为实数自适应均衡器的Y偏振端口的I、Q两路输出合起来的复数，n为数据的序列号；[]*为取共轭，j为复数；S3：根据上述定义的误差公式，使用梯度算法更新实数自适应均衡器的16个自适应均衡系数，以保证实数自适应均衡器持续跟踪偏振态的变化，且无需频差与相差的反馈。在上述技术方案的基础上，步骤S3中所述16个自适应均衡系数的更新公式为：Hxi_xi(l,g+1)＝Hxi_xi(l,g)+2μ1Einxi(n-l)Real[Error(n)EoutY(n)]，Hxq_xi(l,g+1)＝Hxq_xi(l,g)+2μ1Einxq(n-l)Real[Error(n)EoutY(n)]，Hyi_xi(l,g+1)＝Hyi_xi(l,g)+2μ1Einyi(n-l)Real[Error(n)EoutY(n)]，Hyq_xi(l,g+1)＝Hyq_xi(l,g)+2μ1Einyq(n-l)Real[Error(n)EoutY(n)]；Hxi_xq(l,g+1)＝Hxi_xq(l,g)+2μ1Einxi(n-l)Imag[Error(n)EoutY(n)]，Hxq_xq(l,g+1)＝Hxq_xq(l,g)+2μ1Einxq(n-l)Imag[Error(n)EoutY(n)]，Hyi_xq(l,g+1)＝Hyi_xq(l,g)+2μ1Einyi(n-l)Imag[Error(n)EoutY(n)]，Hyq_xq(l,g+1)＝Hyq_xq(l,g)+2μ1Einyq(n-l)Imag[Error(n)EoutY(n)]；Hxi_yi(l,g+1)＝Hxi_yi(l,g)+2μ1Einxi(n-l)Real[Error(n)*EoutX(n)]，Hxq_yi(l,g+1)＝Hxq_yi(l,g)+2μ1Einxq(n-l)Real[Error(n)*EoutX(n)]，Hyi_yi(l,g+1)＝Hyi_yi(l,g)+2μ1Einyi(n-l)Real[Error(n)*EoutX(n)]，Hyq_yi(l,g+1)＝Hyq_yi(l,g)+2μ1Einyq(n-l)Real[Error(n)*EoutX(n)]；Hxi_yq(l,g+1)＝Hxi_yq(l,g)+2μ1Einxi(n-l)Imag[Error(n)*EoutX(n)]，Hxq_yq(l,g+1)＝Hxq_yq(l,g)+2μ1Einxq(n-l)Imag[Error(n)*EoutX(n)]，Hyi_yq(l,g+1)＝Hyi_yq(l,g)+2μ1Einyi(n-l)Imag[Error(n)*EoutX(n)]，Hyq_yq(l,g+1)＝Hyq_yq(l,g)+2μ1Einyq(n-l)Imag[Error(n)*EoutX(n)]；上述公式中，*为共轭符号，g表示第g次更新，Real[]表示取复数的实部，Imag[]表示取复数的虚部，μ1为根据需要使用的微小系数。在上述技术方案的基础上，步骤S3中，所述更新公式中的μ1的取值范围为1～10-9。在上述技术方案的基础上，步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型LMS方法，其特征在于，该LMS方法包括以下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种新型LMS方法，其特征在于，该LMS方法包括以下步骤：S1、将实数自适应均衡器设置为具有16个独立的自适应均衡系数的4路输入、4路输出结构，并分别使用X偏振和Y偏振的I路、Q路实数信号作为实数自适应均衡器的4路输入、4路输出，且4路输出的公式为：其中，Eoutxi(n)、Eoutxq(n)、Eoutyi(n)和Eoutyq(n)分别为X偏振信号的I路、Q路输出，Y偏振信号的I路、Q路输出，n为数据的序列号；[Einxi(n-l)]、[Einxq(n-l)]、[Einyi(n-l)]和[Einyq(n-l)]分别为X偏振信号的I路、Q路输入，Y偏振信号的I路、Q路输入，l为实数自适应均衡器级数序号；Hxi_xi、Hxq_xi、Hyi_xi、Hyq_xi、Hxi_xq、Hxq_xq、Hyi_xq、Hyq_xq、Hxi_yi、Hxq_yi、Hyi_yi、Hyq_yi、Hxi_yq、Hxq_yq、Hyi_yq、Hyq_yq为16个自适应均衡系数，L为实数自适应均衡器级数；S2：定义该实数自适应均衡器的X、Y偏振信号的误差公式为：其中：式中，Dx、Dy为期望的复数数据，是预先已知的训练序列数值；为实数自适应均衡器的X偏振端口的I、Q两路输出合起来的复数，为实数自适应均衡器的Y偏振端口的I、Q两路输出合起来的复数，n为数据的序列号；[]*为取共轭，j为复数；S3：根据上述定义的误差公式，使用梯度算法更新实数自适应均衡器的16个自适应均衡系数，以保证实数自适应均衡器持续跟踪偏振态的变化，且无需频差与相差的反馈。2.如权利要求1所述的新型LMS方法，其特征在于：步骤S3中所述16个自适应均衡系数的更新公式为：Hxi_xi(l,g+1)＝Hxi_xi(l,g)+2μ1Einxi(n-l)Real[Error(n)EoutY(n)]，Hxq_xi(l,g+1)＝Hxq_xi(l,g)+2μ1Einxq(n-l)Real[Error(n)EoutY(n)]，Hyi_xi(l,g+1)＝Hyi_xi(l,g)+2μ1Einyi(n-l)Real[Error(n)EoutY(n)]，Hyq_xi(l,g+1)＝Hyq_xi(l,g)+2μ1Einyq(n-l)Real[Error(n)EoutY(n)]；Hxi_xq(l,g+1)＝Hxi_xq(l,g)+2μ1Einxi(n-l)Imag[Error(n)EoutY(n)]，Hxq_xq(l,g+1)＝Hxq_xq(l,g)+2μ1Einxq(n-l)Imag[Error(n)EoutY(n)]，Hyi_xq(l,...

【专利技术属性】
技术研发人员：李婕，曾韬，孟利恒，杨奇，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42