一种适用于相干光通信系统的自适应滤波器及滤波方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于相干光通信系统的自适应滤波器及滤波方法，涉及相干光通信系统技术领域，所述滤波器包括1阶蝶形滤波器，且所述1阶蝶形滤波器和两路偏振输入信号之间均设有一个n阶FIR滤波器。本发明专利技术提供的适用于相干光通信系统的自适应滤波器，结构简单，消耗的乘法器资源较少，成本和功耗较低。

An adaptive filter and filtering method for coherent optical communication system

【技术实现步骤摘要】
一种适用于相干光通信系统的自适应滤波器及滤波方法
本专利技术涉及相干光通信系统
，具体涉及一种适用于相干光通信系统的自适应滤波器及滤波方法。
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。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多入多出的蝶形自适应均衡器，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蝶形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。图1为传统2×2蝶形自适应滤波器的结构框图。Einx和Einy为x、y两个偏振光信号的输入数字复数信号，Fxx，Fxy，Fyx，Fyy分别是四个滤波器复数系数，由系数更新算法实时更新。输入数字信号与滤波器相乘后求和得到输出信号。经过滤波器处理完消除码间干扰及部分色散，完成偏振解复用，恢复出x、y两路偏振信号Eoutx和Eouty。自适应滤波器的计算公式如下：式中，x与y表示偏振方向，t表示输出数据的序号，i表示输入数据的序号，n为参与计算的输入信号总数，也称为滤波器的阶数或tap数。这n个输入信号按序号对应n个滤波器系数，其中Fxx是x偏振输入信号到x偏振输出信号的系数，Fxy是y偏振输入信号到x偏振输出信号的系数，Fyx是x偏振输入信号到y偏振输出信号的系数，Fyy是y偏振输入信号到y偏振输出信号的滤波系数。对于一个n阶2×2蝶形滤波器来说，每一支系数消耗n个复数乘法器，四支系数总共消耗4n个复数乘法器。然而，乘法器是一种重要的硬件资源，在DSP或FPGA芯片中比较少，乘法器多的芯片价格也更贵。滤波器的阶数越高，所消耗的乘法器越多，功耗也会更高，不利于高速相干通信技术在成本和功耗敏感领域开展应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种适用于相干光通信系统的自适应滤波器，结构简单，消耗的乘法器资源较少，成本和功耗较低。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种适用于相干光通信系统的自适应滤波器，包括1阶蝶形滤波器，且所述1阶蝶形滤波器和两路偏振输入信号之间均设有一个n阶FIR滤波器。在上述技术方案的基础上，设两路偏振输入信号分别为Einx、Einy，与Einx相连的n阶FIR滤波器为滤波器1，与Einy相连的n阶FIR滤波器为滤波器2，所述n阶FIR滤波器的计算过程为：式中，Eoutx_1和Eouty_1分别是两路输入偏振信号经过n阶FIR滤波器后的输出信号，t表示输出数据的序号，i表示输入数据的序号，n为滤波器阶数，即参与计算的输入信号总数，对应的滤波器系数量也为n个，Fx是x偏振输入信号到x偏振输出信号的系数，Fy是y偏振输入信号到y偏振输出信号的滤波系数。在上述技术方案的基础上，所述1阶蝶形滤波器为2×2蝶形滤波器。在上述技术方案的基础上，所述1阶蝶形滤波器的计算公式为：Eoutx(t)＝Fxx(i)[Eoutx_1(i)]+Fxy(i)[Eouty_1(i)]Eouty(t)＝Fyx(i)[Eoutx_1(i)]+Fyy(i)[Eouty_1(i)]式中，i表示输入数据的序号，t表示输出数据的序号，Fxx是x偏振输入信号到x偏振输出信号的系数，Fxy是y偏振输入信号到x偏振输出信号的系数，Fyx是x偏振输入信号到y偏振输出信号的系数，Fyy是y偏振输入信号到y偏振输出信号的滤波系数，Eoutx_1和Eouty_1分别是两路输入偏振信号经过n阶FIR滤波器后的输出信号，Eoutx(t)和Eouty(t)分别是Eoutx_1和Eouty_1经过1阶蝶形滤波器后的输出信号。在上述技术方案的基础上，所述1阶蝶形滤波器包括四个滤波单元和两个加权模块，其中两个滤波单元分别与两个n阶FIR滤波器相连，且这两个滤波单元与一个加权模块均相连，另外两个滤波单元也分别与两个n阶FIR滤波器相连，且另外两个滤波单元与另一个加权模块均相连。本专利技术还提供了一种基于上述适用于相干光通信系统的自适应滤波器的滤波方法，包括步骤：将两路偏振输入信号对应输入到一个n阶FIR滤波器中，将两个n阶FIR滤波器的输出信号输入到1阶蝶形滤波器中，所述1阶蝶形滤波器对应输出两路偏振输出信号。在上述技术方案的基础上，设两路偏振输入信号分别为Einx、Einy，与Einx相连的n阶FIR滤波器为滤波器1，与Einy相连的n阶FIR滤波器为滤波器2，所述n阶FIR滤波器的计算过程为：式中，Eoutx_1和Eouty_1分别是两路输入偏振信号经过n阶FIR滤波器后的输出信号，t表示输出数据的序号，i表示输入数据的序号，n为滤波器阶数，即参与计算的输入信号总数，对应的滤波器系数量也为n个，Fx是x偏振输入信号到x偏振输出信号的系数，Fy是y偏振输入信号到y偏振输出信号的滤波系数。在上述技术方案的基础上，所述1阶蝶形滤波器的计算公式为：Eoutx(t)＝Fxx(i)[Eoutx_1(i)]+Fxy(i)[Eouty_1(i)]Eouty(t)＝Fyx(i)[Eoutx_1(i)]+Fyy(i)[Eouty_1(i)式中，i表示输入数据的序号，t表示输出数据的序号，Fxx是x偏振输入信号到x偏振输出信号的系数，Fxy是y偏振输入信号到x偏振输出信号的系数，Fyx是x偏振输入信号到y偏振输出信号的系数，Fyy是y偏振输入信号到y偏振输出信号的滤波系数，Eoutx_1和Eouty_1分别是两路输入偏振信号经过n阶FIR滤波器后的输出信号，Eoutx(t)和Eouty(t)分别是Eoutx_1和Eouty_1经过1阶蝶形滤波器后的输出信号。在上述技术方案的基础上，所述1阶蝶形滤波器包括四个滤波单元和两个加权模块；所述滤波方法还包括步骤：将两个n阶FIR滤波器的输出信号分别连接到两个滤波单元的输入端，且将这两个滤波单元的输出信号通过一个加权模块后输出一路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于相干光通信系统的自适应滤波器，其特征在于，包括1阶蝶形滤波器，且所述1阶蝶形滤波器和两路偏振输入信号之间均设有一个n阶FIR滤波器。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于相干光通信系统的自适应滤波器，其特征在于，包括1阶蝶形滤波器，且所述1阶蝶形滤波器和两路偏振输入信号之间均设有一个n阶FIR滤波器。


2.如权利要求1所述的适用于相干光通信系统的自适应滤波器，其特征在于，设两路偏振输入信号分别为Einx、Einy，与Einx相连的n阶FIR滤波器为滤波器1，与Einy相连的n阶FIR滤波器为滤波器2，所述n阶FIR滤波器的计算过程为：






式中，Eoutx_1和Eouty_1分别是两路输入偏振信号经过n阶FIR滤波器后的输出信号，t表示输出数据的序号，i表示输入数据的序号，n为滤波器阶数，即参与计算的输入信号总数，对应的滤波器系数量也为n个，Fx是x偏振输入信号到x偏振输出信号的系数，Fy是y偏振输入信号到y偏振输出信号的滤波系数。


3.如权利要求2所述的适用于相干光通信系统的自适应滤波器，其特征在于，所述1阶蝶形滤波器为2×2蝶形滤波器。


4.如权利要求3所述的适用于相干光通信系统的自适应滤波器，其特征在于，所述1阶蝶形滤波器的计算公式为：
Eoutx(t)＝Fxx(i)[Eoutx_1(i)+Fxy(i)[Eouty_1(i)]
Eouty(t)＝Fyx(i)[Eoutx_1(i)]+Fyy(i)[Eouty_1(i)]
式中，i表示输入数据的序号，t表示输出数据的序号，Fxx是x偏振输入信号到x偏振输出信号的系数，Fxy是y偏振输入信号到x偏振输出信号的系数，Fyx是x偏振输入信号到y偏振输出信号的系数，Fyy是y偏振输入信号到y偏振输出信号的滤波系数，Eoutx_1和Eouty_1分别是两路输入偏振信号经过n阶FIR滤波器后的输出信号，Eoutx(t)和Eouty(t)分别是Eoutx_1和Eouty_1经过1阶蝶形滤波器后的输出信号。


5.如权利要求1所述的适用于相干光通信系统的自适应滤波器，其特征在于：所述1阶蝶形滤波器包括四个滤波单元和两个加权模块，其中两个滤波单元分别与两个n阶FIR滤波器相连，且这两个滤波单元与一个加权模块均相连，另外两个滤波单元也分别与两个n阶FIR滤波器相连，且另外两个滤波单元与另一个加权模块均相连。


6.一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，李响，曾韬，孟令恒，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42