【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤通信，尤其涉及一种pmd与rsop损伤的联合均衡方法及装置。
技术介绍
1、首先，当雷暴发生时，对于电力通信骨干网络中大规模使用的光纤复合架空地线(opgw)链路而言，闪电击中瞬间导致偏振态旋转(rsop)急剧升高，最高可达5.1mrad/s。其次，由于rsop演化与偏振模色散(pmd)损伤之间的强相关性，rsop的速度越快，不同时刻pmd之间的时域相关性衰落越快，导致基于多输入多输出(mimo)结构的经典偏振解复用算法(比如恒模/多模算法(cma/mma))难以均衡这种联合的偏振损伤。再次，作为一项突破性技术，概率星座整形(pcs)通过改变星座点的概率分布使光通信系统的可达信息率逼近香农极限，目前正在被大规模应用于长距相干光通信系统中。然而，由于pcs技术导致不同幅度星座点不再服从等概分布，许多为标准正交振幅调制(qam)信号研发的数字信号处理(dsp)算法在pcs系统中将出现性能严重下降甚至失效的问题。同时，由于偏振解复用(poldemux)算法的位置在整个概率星座整形(pcs)系统的dsp流程中较为靠前，其算法性能直接影响后面频偏估计(foe)和载波相位恢复(cpr)的精度，因此，进行雷暴场景下概率星座整形(pcs)系统rsop及pmd损伤的联合均衡具有重要的理论研究和实际应用价值。
2、现有的偏振解复用算法存在诸多问题，或不适用于概率整形系统，或无法应对雷暴环境下的均衡压力，或对高阶调制格式适应能力弱。例如，现有技术中提出的概率整形星座调制相干光通信系统中盲偏振解复用的方法，选取pcs信号中
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种pmd与rsop损伤的联合均衡方法及装置，解决了雷暴场景下pcs-64qam系统的pmd、rsop损伤的联合均衡问题。
2、为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种pmd与rsop损伤的联合均衡方法，包括以下步骤：
3、s1、根据雷暴场景下光纤链路中偏振损伤的特点，构建偏振损伤的联合均衡模型，并初始化平方根容积卡尔曼滤波器sckf的参数；
4、s2、根据预测方程，将上一时刻状态参量的后验估计值作为下一时刻状态参量的先验估计值，对平方根容积卡尔曼滤波器sckf进行时间更新，以对当前滑动窗口所采集的受损信号进行损伤值预测；
5、s3、根据滑动窗口的量测方程，对平方根容积卡尔曼滤波器sckf进行量测更新，得到量测预测值；
6、s4、结合接收符号的半径分布，对量测预测值进行基于最大后验概率的圆环判决操作，得到所属星座圆环的优化半径，计算新息矩阵，并结合损伤预测值和量测预测值，计算得到状态参量的后验估计值；
7、s5、判断是否迭代完成，若是，则结束流程，完成对pmd与rsop损伤的联合均衡，否则，将状态参量的后验估计值和误差协方差矩阵平方根系数送至步骤s2，并对迭代次数k进行更新，进行下一次迭代。
8、本专利技术的有益效果是：本专利技术基于rsop与pmd的联合损伤均衡模型及平方根容积卡尔曼滤波器，结合莱斯分布模型，通过最大后验概率的方法进行圆环判决，并计算优化半径。sckf相比传统的ekf方案有效减小了线性化误差，此外本专利技术能够避免因星座点分布不均匀和ase噪声导致的圆环判决错误，尤其可解决雷暴场景下的偏振损伤联合均衡问题。本专利技术中概率感知新息的引入，有效解决了连乘新息导致的噪声放大问题，极大提高了pdmpcs-64qam系统在低光信噪比(osnr)场景下的计算精度。本专利技术在低osnr场景下性能优异，并且具有追踪精度高，对初始误差容忍度大，收敛速度快的优势。
9、进一步地，所述步骤s1包括以下步骤：
10、s101、根据雷暴场景下光纤链路中偏振损伤的特点，构建偏振损伤的联合均衡模型，并根据联合均衡模型，选取平方根容积卡尔曼滤波器sckf的状态参量并进行归一化；
11、s102、根据平方根容积卡尔曼滤波器sckf设定，对其进行初始化操作，其中，平方根容积卡尔曼滤波器sckf的量测噪声协方差r的表达式如下：
12、r＝diag([1；1])
13、其中，diag(·)表示对角矩阵操作；
14、平方根容积卡尔曼滤波器sckf的预测噪声协方差q的表达式如下：
15、q＝diag([1e-4；1e-4；1e-4；1e-6；1e-6；1e-6])
16、其中，e为科学计数法表示，1e-4为0.0001，1e-6为0.000001；
17、平方根容积卡尔曼滤波器sckf的误差协方差矩阵s0|0的表达式如下：
18、s0|0＝diag[(1e-2；1e-2；1e-2；1e-2；1e-2；1e-2)]。
19、上述进一步方案的有益效果是：本专利技术基于对偏振损伤的联合均衡模型的正确建立，能够最大程度发挥sckf的性能，归一化的操作能够保证状态参量处于相同的数量级，减小误差。同时，对滤波器的参数进行初始化设置，可以最大程度的提高方案的均衡精度和均衡性能上限。
20、再进一步地，所述步骤s101包括以下步骤：
21、s1011、根据雷暴场景下光纤链路中偏振损伤的特点，在时域对rsop进行追踪处理，在频域对pmd进行补偿，以构建偏振损伤的联合均衡模型，其中，rsop追踪矩阵为req，pmd补偿矩阵为ucomp；
22、所述在时域对rsop进行追踪处理的表达式如下：
23、
24、其中，req表示三参量rsop的均衡算子，e(·)表示指数运算，j表示虚数单位，ζ和η均表示待追踪rsop损伤的相位旋转角，κ表示待追踪rsop损伤的方位旋转角；
25、所述在频域对pmd进行补偿的表达式如下：
26、
27、
28、
29、其中，ucomp(ω)表示一阶pmd的补偿矩阵，ω表示光角频率，δτ表示差分群时延dgd的值，i表示单位矩阵，表示pmd的矢量，表示泡利矩阵，τ1,τ2,τ3表示斯托克斯空间中pmd矢量的三个分量，(·)t表示转置操作；
30、s1012、根据联合均衡模型，选取平方根容积卡尔曼滤波器sckf的状态参量并归一化：
31、
32、其中，xnorm表示平方根容积卡尔曼滤波器sckf的状态参量，ts表示当前pcs-64qam系统的符号周期。
33、上述进一步方案的有益效果是：本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种PMD与RSOP损伤的联合均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的PMD与RSOP损伤的联合均衡方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的PMD与RSOP损伤的联合均衡方法，其特征在于，所述步骤S101包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的PMD与RSOP损伤的联合均衡方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的PMD与RSOP损伤的联合均衡方法，其特征在于，所述平方根因子Sk|k-1的表达式如下：
6.根据权利要求5所述的PMD与RSOP损伤的联合均衡方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的PMD与RSOP损伤的联合均衡方法，其特征在于，所述步骤S302包括以下步骤：
8.根据权利要求1所述的PMD与RSOP损伤的联合均衡方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的PMD与RSOP损伤的联合均衡方法，其特征在于，所述步骤S404中新息矩阵计算过
10.一种执行权利要求1-9任一所述的PMD与RSOP损伤的联合均衡方法的联合均衡装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种pmd与rsop损伤的联合均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的pmd与rsop损伤的联合均衡方法，其特征在于，所述步骤s1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的pmd与rsop损伤的联合均衡方法，其特征在于，所述步骤s101包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的pmd与rsop损伤的联合均衡方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的pmd与rsop损伤的联合均衡方法，其特征在于，所述平方根因子sk|k-1的表达式如下：
6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：许恒迎，孙祖楷，王鸣娇，姚东虎，董婷婷，乔京帅，白成林，杨立山，罗青龙，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：
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