本發(fā)明涉及在用于光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的相干光學(xué)接收器中使用的數(shù)字信號(hào)處理單元，以及涉及用于包括所述數(shù)字信號(hào)處理單元的光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的相干光學(xué)接收器。本發(fā)明還涉及用于相干光學(xué)接收器中光學(xué)通信信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理的方法。

背景技術(shù)：

相干光纖系統(tǒng)中接收的信號(hào)受傳播減損（例如偏振旋轉(zhuǎn)、色度色散、偏振模式色散）的影響。相干光纖系統(tǒng)中的相位和頻率偏移補(bǔ)償問(wèn)題例如被m.kuschnerov等人在"dspforcoherentsingle-carrierreceivers"（j.lightwavetechnol,vol.27,no.16,page3614,15august2009）中論述。在常規(guī)波分復(fù)用wdm光學(xué)通信系統(tǒng)中，采用直交信令（諸如nyquistwdm），光纖減損通過(guò)自適應(yīng)2d前饋均衡器2d-ffe（也稱為蝴蝶均衡器）來(lái)被補(bǔ)償。均衡器通過(guò)嘗試最小化均衡的樣本與傳送的符號(hào)之間的均方誤差mse的隨機(jī)梯度算法的方法來(lái)被簡(jiǎn)單配置并自適應(yīng)控制。以該方式，2d-ffe最小化噪聲和符號(hào)間干擾isi對(duì)mse的貢獻(xiàn)。然而，在基于時(shí)間頻率打包tfp的相干系統(tǒng)中，該策略不再是最優(yōu)的。實(shí)際上，2d-ffe的作用應(yīng)該是：在不嘗試移除由tfp有意引入的isi的情況下，補(bǔ)償光纖減損和執(zhí)行匹配的濾波。在2d-ffe之后，最大后驗(yàn)概率map檢測(cè)器（比如通過(guò)bahl、cocke、jelinek、raviv、bcjr算法實(shí)現(xiàn)的）應(yīng)該處理該isi。而且，控制策略應(yīng)該是自適應(yīng)的，并且不應(yīng)該要求構(gòu)成傳送器（驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制器、濾波器）和接收器（濾波器、光電檢測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器）的各種元件的傳遞函數(shù)的先驗(yàn)知識(shí)。最后，控制策略還應(yīng)該處理與頻率偏移和相位噪聲補(bǔ)償算法的可能交互。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目的是提供在用于光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的相干光學(xué)接收器中使用的改進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理單元。另外目的是，提供用于光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)（包括）的改進(jìn)的相干光學(xué)接收器。另外目的是，提供用于相干光學(xué)接收器中的光學(xué)通信信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理的改進(jìn)方法。

本發(fā)明的第一方面提供一種在用于光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的相干光學(xué)接收器中使用的數(shù)字信號(hào)處理單元。所述數(shù)字信號(hào)處理單元包括自適應(yīng)均衡器和處理塊。所述自適應(yīng)均衡器包括用于接收電信號(hào)的多個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口。每個(gè)電信號(hào)對(duì)應(yīng)于由相干光學(xué)接收器接收的光學(xué)信號(hào)的不同的偏振狀態(tài)。每個(gè)輸出端口連接到處理分支，其中處理分支包括至少一個(gè)符號(hào)序列估計(jì)器和載波相位估計(jì)器。載波相位估計(jì)器包括用于接收從處理分支的輸出錄制的信號(hào)的輸入。載波相位估計(jì)器的輸出連接到與符號(hào)序列估計(jì)器和自適應(yīng)均衡器的相應(yīng)輸出端口互連的相位調(diào)節(jié)器。處理塊連接到相位調(diào)節(jié)器的輸出和自適應(yīng)均衡器的輸出中的至少一個(gè)、載波相位估計(jì)器的輸出、以及處理分支的輸出。

數(shù)字信號(hào)處理dsp單元可以區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi（其由自適應(yīng)均衡器補(bǔ)償）與由tfp有意引入的isi（其由符號(hào)序列估計(jì)器負(fù)責(zé)）。以該方式，dsp單元可以確保自適應(yīng)均衡器與符號(hào)序列估計(jì)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。dsp單元可使具有高isi的信號(hào)（如在tfp的情況中）能夠被正確接收。

在實(shí)施例中，處理塊布置成執(zhí)行同時(shí)的信道響應(yīng)系數(shù)估計(jì)和均衡器系數(shù)估計(jì)。處理塊布置成向符號(hào)序列估計(jì)器提供所得到的信道響應(yīng)系數(shù)，并且向自適應(yīng)均衡器提供所得到的均衡器系數(shù)。dsp單元可以區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi，并且可以確保自適應(yīng)均衡器與符號(hào)序列估計(jì)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。

在實(shí)施例中，處理塊布置成執(zhí)行由用于估計(jì)均衡器系數(shù)的第一關(guān)系式和用于估計(jì)信道響應(yīng)系數(shù)的第二關(guān)系式構(gòu)成的梯度算法。符號(hào)序列估計(jì)器布置成使用信道響應(yīng)系數(shù)來(lái)執(zhí)行符號(hào)序列估計(jì)算法。如在常規(guī)相干光學(xué)系統(tǒng)中一樣，dsp單元基于隨機(jī)梯度算法，但可區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi。dsp單元可以因此確保自適應(yīng)均衡器與符號(hào)序列估計(jì)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。

在實(shí)施例中，梯度算法是迭代數(shù)據(jù)輔助隨機(jī)梯度算法，其布置成最小化從自適應(yīng)均衡器輸出的選擇的均衡的信號(hào)樣本與估計(jì)的信道樣本之間的誤差ek。如在常規(guī)相干光學(xué)系統(tǒng)中一樣，dsp單元基于隨機(jī)梯度算法，但可區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi。dsp單元可以因此確保自適應(yīng)均衡器與符號(hào)序列估計(jì)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。

在實(shí)施例中，第一關(guān)系式布置成通過(guò)從先前均衡器系數(shù)c^(k)中減去第一更新值來(lái)估計(jì)均衡器系數(shù)c^(k+1)，第一更新值與誤差ek是成比例的，并且第二關(guān)系式用于通過(guò)向先前信道響應(yīng)系數(shù)h^(k)加上第二更新值來(lái)估計(jì)信道響應(yīng)系數(shù)h^(k+1)，第二更新值與誤差ek是成比例的。通過(guò)使用隨機(jī)梯度算法的該變化，dsp單元可執(zhí)行同時(shí)的信道響應(yīng)系數(shù)和均衡器系數(shù)估計(jì)。這可使dsp單元能夠區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi，并且因此確保自適應(yīng)均衡器與符號(hào)序列估計(jì)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。

在實(shí)施例中，第一關(guān)系式是：

，

其中是第一步長(zhǎng)（step-size）增益，gk是對(duì)于第k個(gè)均衡的信號(hào)樣本sk的相位估計(jì)的列向量，并且nc是自適應(yīng)均衡器的抽頭數(shù)量。第二關(guān)系式是：

，

其中是第二步長(zhǎng)增益，xk+i是傳送的符號(hào)的列向量，并且lt是由符號(hào)序列估計(jì)器使用的信號(hào)樣本數(shù)量。

通過(guò)使用隨機(jī)梯度算法的該變化，dsp單元可執(zhí)行同時(shí)的信道響應(yīng)系數(shù)和均衡器系數(shù)估計(jì)。這可使dsp單元能夠區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi，并且因此確保自適應(yīng)均衡器與符號(hào)序列估計(jì)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。該隨機(jī)梯度算法的關(guān)系式要求傳送的符號(hào)的知識(shí)。雖然均衡器系數(shù)需要被連續(xù)地更新以跟蹤光纖信道的變化，總信道響應(yīng)的系數(shù){hi}不隨時(shí)間改變，并且當(dāng)設(shè)立鏈路時(shí)僅能被估計(jì)一次。算法的初始收斂能通過(guò)已知訓(xùn)練序列的使用來(lái)保證，而光纖信道的慢跟蹤能通過(guò)根據(jù)第一關(guān)系式僅更新均衡器系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這可以按照比采樣速率1/t低得多的速率和采用顯著的延遲來(lái)完成。這可允許dsp單元與導(dǎo)頻符號(hào)一起使用，和/或用最終判定替代傳送的符號(hào)（在整個(gè)碼字的成功解碼之后），其中對(duì)信息速率和性能的影響是可忽略的。

在實(shí)施例中，由相干光學(xué)接收器接收的光學(xué)信號(hào)攜帶傳送的符號(hào)序列以及以速率rp均勻插入在序列中的導(dǎo)頻符號(hào)。載波相位估計(jì)器配置成利用導(dǎo)頻信號(hào)提供載波相位的粗略初始估計(jì)。這可使迭代數(shù)據(jù)輔助隨機(jī)梯度算法能夠自我引導(dǎo)（bootstrap），因?yàn)樵诘谝坏?，初步符?hào)判定是不可用的。

在實(shí)施例中，自適應(yīng)均衡器的輸出端口中的每個(gè)連接到單獨(dú)處理分支。每個(gè)單獨(dú)處理分支包括至少一個(gè)所述符號(hào)序列估計(jì)器、所述載波相位估計(jì)器以及與所述至少一個(gè)符號(hào)序列估計(jì)器和自適應(yīng)均衡器的相應(yīng)輸出端口互連的相位調(diào)節(jié)器。處理塊連接到相位調(diào)節(jié)器的輸出和自適應(yīng)均衡器的輸出中的至少一個(gè)、每個(gè)載波相位估計(jì)器的輸出、以及處理分支的輸出。dsp單元可處理雙偏振信號(hào)，每個(gè)處理分支接收從均衡器輸出的相應(yīng)電信號(hào)并對(duì)應(yīng)于偏振的一個(gè)狀態(tài)。

在實(shí)施例中，每個(gè)單獨(dú)處理分支包括以并行方式布置的兩個(gè)符號(hào)序列估計(jì)器。其中，一個(gè)符號(hào)序列估計(jì)器接收同相分量，且另一個(gè)符號(hào)序列估計(jì)器接收從自適應(yīng)均衡器輸出的信號(hào)的正交分量。每個(gè)分支的載波相位估計(jì)器的輸出連接到與符號(hào)序列估計(jì)器和自適應(yīng)均衡器的相應(yīng)輸出端口互連的相位調(diào)節(jié)器。dsp單元可因此單獨(dú)處理從自適應(yīng)均衡器輸出的信號(hào)的同相和正交分量。dsp單元可用于處理雙偏振正交相位移位鍵控dp-qpsk調(diào)制信號(hào)。

在實(shí)施例中，每個(gè)處理分支包括連接到每個(gè)符號(hào)序列估計(jì)器的輸出的相應(yīng)前向誤差校正fec解碼器，其中cpe單元的輸入從fec解碼器的輸出錄制。

在實(shí)施例中，fec解碼器是低密度奇偶校驗(yàn)ldpc解碼器。

在實(shí)施例中，符號(hào)序列估計(jì)器是最大后驗(yàn)map檢測(cè)器和最大似然序列檢測(cè)器mlsd中的一個(gè)。

在實(shí)施例中，信道響應(yīng)系數(shù)通過(guò)使用最大似然序列估計(jì)mlse算法來(lái)用于ungerboeck觀察模型。

在實(shí)施例中，最大后驗(yàn)map檢測(cè)器是bahl、cocke、jelinek、raviv、bcjr檢測(cè)器。每個(gè)bcjr檢測(cè)器和ldpc解碼器對(duì)迭代地交換信息，以根據(jù)如例如在j.hagenauer的"theturboprinciple:tutorialintroductionandstateoftheart,"（proc.internationalsymposiumonturbocodesandrelatedtopics）中所描述的turbo原理來(lái)實(shí)現(xiàn)最大后驗(yàn)概率map檢測(cè)。dsp單元可確保自適應(yīng)均衡器與bcjr檢測(cè)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配，從而提供自適應(yīng)均衡器的正確配置和對(duì)于bcjr檢測(cè)器的檢測(cè)度量。

在實(shí)施例中，每個(gè)bcjr檢測(cè)器是2^lt-狀態(tài)bcjr檢測(cè)器。

在實(shí)施例中，載波相位估計(jì)器是判定導(dǎo)向的載波相位估計(jì)單元，并且相位調(diào)節(jié)器是復(fù)數(shù)乘法器?？梢虼瞬捎没趖ikhonov參數(shù)化算法并考慮isi的載波相位估計(jì)來(lái)應(yīng)對(duì)激光器相位噪聲。

在實(shí)施例中，載波相位估計(jì)器是非判定導(dǎo)向的載波相位估計(jì)單元。

在實(shí)施例中，輸出端口數(shù)量等于輸入端口數(shù)量。

在實(shí)施例中，自適應(yīng)均衡器是自適應(yīng)2d前饋均衡器2d-ffe。2d-ffe可補(bǔ)償線性傳播減損，諸如群速色散gvd偏振旋轉(zhuǎn)和偏振模式色散pmd，以及dsp單元內(nèi)匹配的濾波器的完整實(shí)現(xiàn)。dsp單元可確保2d-ffe與bcjr檢測(cè)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配，從而提供2d-ffe的正確配置和對(duì)于bcjr檢測(cè)器的檢測(cè)度量。

在實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理單元還包括配置成用于補(bǔ)償傳送器中第一激光器與接收器中第二激光器之間的頻率偏移的補(bǔ)償器，所述補(bǔ)償器連接在輸入與自適應(yīng)均衡器之間。

在實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理單元還包括輸入，該輸入用于接收攜帶樣本的向量的電信號(hào)。每個(gè)樣本對(duì)應(yīng)于不同的偏振狀態(tài)。該輸入操作以將向量分離成單獨(dú)的信號(hào)，每個(gè)信號(hào)具有不同的偏振狀態(tài)。

在實(shí)施例中，該輸入用于接收攜帶包括每偏振狀態(tài)一個(gè)復(fù)數(shù)樣本的樣本的列向量的電信號(hào)。補(bǔ)償器配置成補(bǔ)償?shù)谝患す馄髋c第二激光器之間的任何大且緩慢變化的頻率偏移f0的存在。數(shù)字信號(hào)處理單元配置成獲得頻率偏移估計(jì),其通過(guò)采用頻率估計(jì)算法在已知訓(xùn)練序列上在訓(xùn)練階段期間被獲得?？墒褂迷趗.mengali和m.morelli的“data-aidedfrequencyestimationforburstdigitaltransmission”（ieeetransactionsoncommunications,vol.45,no.1,page23,january1997）中描述的頻率估計(jì)算法。數(shù)字信號(hào)處理單元配置成基于判定的符號(hào)更新頻率偏移估計(jì)。

在實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理單元具有多對(duì)輸入，例如2、4、6對(duì)輸入端口，并且包括如上面所描述的自適應(yīng)均衡器、處理塊和處理分支的多個(gè)副本。

本發(fā)明的第二方面提供了一種用在光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)中的相干光學(xué)接收器。相干光學(xué)接收器包括光學(xué)輸入、分離器、激光器、兩個(gè)2x290°光學(xué)混合器、四對(duì)平衡的光電檢測(cè)器和數(shù)字信號(hào)處理單元。光學(xué)輸入布置成接收光學(xué)信號(hào)。分離器布置成將接收的光學(xué)信號(hào)分離成兩個(gè)直交的偏振狀態(tài)。激光器布置成作為本地振蕩器操作以生成第二光學(xué)信號(hào)。所述兩個(gè)2x290°光學(xué)混合器布置成將從分離器接收的所述兩個(gè)直交的偏振狀態(tài)的光場(chǎng)與第二光學(xué)信號(hào)的光場(chǎng)組合。第一兩對(duì)光電檢測(cè)器連接到第一光學(xué)混合器，而第二兩對(duì)光電檢測(cè)器連接到第二光學(xué)混合器。所述四對(duì)光電檢測(cè)器包括布置成輸出表示所接收的光學(xué)信號(hào)的所述兩個(gè)直交的偏振狀態(tài)的同相和正交分量的電信號(hào)的四個(gè)輸出。所述四個(gè)輸出連接到四個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并且所述四個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出連接到數(shù)字信號(hào)處理單元。數(shù)字信號(hào)處理單元包括自適應(yīng)均衡器和處理塊。自適應(yīng)均衡器包括用于接收電信號(hào)的多個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口。每個(gè)電信號(hào)對(duì)應(yīng)于由相干光學(xué)接收器接收的光學(xué)信號(hào)的不同的偏振狀態(tài)。輸出端口中的每個(gè)連接到處理分支，其中處理分支包括至少一個(gè)符號(hào)序列估計(jì)器和載波相位估計(jì)器。載波相位估計(jì)器包括用于接收從處理分支的輸出錄制的信號(hào)的輸入。載波相位估計(jì)器的輸出連接到與符號(hào)序列估計(jì)器和自適應(yīng)均衡器的相應(yīng)輸出端口互連的相位調(diào)節(jié)器。處理塊連接到相位調(diào)節(jié)器的輸出和自適應(yīng)均衡器的輸出中的至少一個(gè)、載波相位估計(jì)器的輸出、以及處理分支的輸出。

相干接收器可以區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi（其由自適應(yīng)均衡器補(bǔ)償）與由tfp有意引入的isi（其由符號(hào)序列估計(jì)器負(fù)責(zé)）。以該方式，dsp單元可以確保接收器的自適應(yīng)以及自適應(yīng)均衡器與符號(hào)序列估計(jì)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。dsp單元可使具有高isi的信號(hào)（如在tfp的情況中）能夠被相干接收器正確接收。

在實(shí)施例中，光學(xué)信號(hào)具有時(shí)間頻率打包調(diào)制格式。dsp單元可使具有高isi的信號(hào)（如在tfp的情況中）能夠被正確接收。

在實(shí)施例中，處理塊布置成執(zhí)行同時(shí)的信道響應(yīng)系數(shù)估計(jì)和均衡器系數(shù)估計(jì)。處理塊布置成向符號(hào)序列估計(jì)器提供所得到的信道響應(yīng)系數(shù)，并且向自適應(yīng)均衡器提供所得到的均衡器系數(shù)。dsp單元可以區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi，并且可以確保自適應(yīng)均衡器與符號(hào)序列估計(jì)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。

在實(shí)施例中，處理塊布置成執(zhí)行由用于估計(jì)均衡器系數(shù)的第一關(guān)系式和用于估計(jì)信道響應(yīng)系數(shù)的第二關(guān)系式構(gòu)成的梯度算法。符號(hào)序列估計(jì)器布置成使用信道響應(yīng)系數(shù)來(lái)執(zhí)行符號(hào)序列估計(jì)算法。如在常規(guī)相干光學(xué)系統(tǒng)中一樣，dsp單元基于隨機(jī)梯度算法，但可區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi。dsp單元可以因此確保自適應(yīng)均衡器與符號(hào)序列估計(jì)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。

在實(shí)施例中，梯度算法是迭代數(shù)據(jù)輔助隨機(jī)梯度算法，其布置成最小化從自適應(yīng)均衡器被輸出的選擇的均衡的信號(hào)樣本與估計(jì)的信道樣本之間的誤差ek。如在常規(guī)相干光學(xué)系統(tǒng)中一樣，dsp單元基于隨機(jī)梯度算法，但可區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi。dsp單元可以因此確保自適應(yīng)均衡器與符號(hào)序列估計(jì)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。

在實(shí)施例中，第一關(guān)系式布置成通過(guò)從先前均衡器系數(shù)c^(k)中減去第一更新值來(lái)估計(jì)均衡器系數(shù)c^(k+1)，第一更新值與誤差ek是成比例的，并且第二關(guān)系式用于通過(guò)向先前信道響應(yīng)系數(shù)h^(k)加上第二更新值來(lái)估計(jì)信道響應(yīng)系數(shù)h^(k+1)，第二更新值與誤差ek是成比例的。通過(guò)使用隨機(jī)梯度算法的該變化，dsp單元可執(zhí)行同時(shí)的信道響應(yīng)系數(shù)和均衡器系數(shù)估計(jì)。這可使dsp單元能夠區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi，并且因此確保自適應(yīng)均衡器與符號(hào)序列估計(jì)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。

在實(shí)施例中，第一關(guān)系式是：

，

其中是第一步長(zhǎng)增益，gk是對(duì)于第k個(gè)均衡的信號(hào)樣本sk的相位估計(jì)的列向量，并且nc是自適應(yīng)均衡器的抽頭數(shù)量。第二關(guān)系式是：

，

其中是第二步長(zhǎng)增益，xk+i是傳送的符號(hào)的列向量，并且lt是由符號(hào)序列估計(jì)器使用的信號(hào)樣本數(shù)量。

通過(guò)使用隨機(jī)梯度算法的該變化，dsp單元可執(zhí)行同時(shí)的信道響應(yīng)系數(shù)和均衡器系數(shù)估計(jì)。這可使dsp單元能夠區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi，并且因此確保自適應(yīng)均衡器與符號(hào)序列估計(jì)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。該隨機(jī)梯度算法的關(guān)系式要求傳送的符號(hào)的知識(shí)。雖然均衡器系數(shù)需要連續(xù)地被更新以跟蹤光纖信道的變化，總信道響應(yīng)的系數(shù){hi}不隨時(shí)間改變，并且當(dāng)設(shè)立鏈路時(shí)僅能被估計(jì)一次。該算法的初始收斂能通過(guò)已知訓(xùn)練序列的使用來(lái)保證，而光纖信道的慢跟蹤能通過(guò)根據(jù)第一關(guān)系式僅更新均衡器系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這可以按照比采樣速率1/t低得多的速率和采用顯著的延遲來(lái)完成。這可允許dsp單元與導(dǎo)頻符號(hào)一起使用，和/或用最終判定替代傳送的符號(hào)（在整個(gè)碼字成功解碼之后），其中對(duì)信息速率和性能的影響是可忽略的。

在實(shí)施例中，由相干光學(xué)接收器接收的光學(xué)信號(hào)攜帶傳送的符號(hào)序列以及以速率rp均勻插入在序列中的導(dǎo)頻符號(hào)。載波相位估計(jì)器配置成利用導(dǎo)頻信號(hào)提供載波相位的粗略初始估計(jì)。這可使迭代數(shù)據(jù)輔助隨機(jī)梯度算法能夠自我引導(dǎo)，因?yàn)樵诘谝坏?，初步符?hào)判定是不可用的。

在實(shí)施例中，自適應(yīng)均衡器的輸出端口中的每個(gè)連接到單獨(dú)處理分支。每個(gè)單獨(dú)處理分支包括至少一個(gè)所述符號(hào)序列估計(jì)器、所述載波相位估計(jì)器以及與所述至少一個(gè)符號(hào)序列估計(jì)器和自適應(yīng)均衡器的相應(yīng)輸出端口互連的相位調(diào)節(jié)器。處理塊連接到相位調(diào)節(jié)器的輸出和自適應(yīng)均衡器的輸出中的至少一個(gè)、每個(gè)載波相位估計(jì)器的輸出、以及處理分支的輸出。dsp單元可處理雙偏振信號(hào)，每個(gè)處理分支接收從均衡器輸出的相應(yīng)電信號(hào)并對(duì)應(yīng)于偏振的一個(gè)狀態(tài)。

在實(shí)施例中，每個(gè)單獨(dú)處理分支包括以并行方式布置的兩個(gè)符號(hào)序列估計(jì)器。其中，一個(gè)符號(hào)序列估計(jì)器接收同相分量，且另一個(gè)符號(hào)序列估計(jì)器接收從自適應(yīng)均衡器輸出的信號(hào)的正交分量。每個(gè)分支的載波相位估計(jì)器的輸出連接到與符號(hào)序列估計(jì)器和自適應(yīng)均衡器的相應(yīng)輸出端口互連的相位調(diào)節(jié)器。dsp單元可因此單獨(dú)處理從自適應(yīng)均衡器輸出的信號(hào)的同相和正交分量。dsp單元可用于處理雙偏振正交相位移位鍵控dp-qpsk調(diào)制信號(hào)。

在實(shí)施例中，每個(gè)處理分支包括連接到每個(gè)符號(hào)序列估計(jì)器的輸出的相應(yīng)前向誤差校正fec解碼器，其中cpe單元的輸入從fec解碼器的輸出錄制。

在實(shí)施例中，fec解碼器是低密度奇偶校驗(yàn)ldpc解碼器。

在實(shí)施例中，符號(hào)序列估計(jì)器是最大后驗(yàn)map檢測(cè)器和最大似然序列檢測(cè)器mlsd中的一個(gè)。

在實(shí)施例中，信道響應(yīng)系數(shù)通過(guò)使用最大似然序列估計(jì)mlse算法來(lái)用于ungerboeck觀察模型。

在實(shí)施例中，最大后驗(yàn)map檢測(cè)器是bahl、cocke、jelinek、raviv、bcjr檢測(cè)器。每個(gè)bcjr檢測(cè)器和ldpc解碼器對(duì)迭代地交換信息，以根據(jù)如例如在j.hagenauer的"theturboprinciple:tutorialintroductionandstateoftheart,"（proc.internationalsymposiumonturbocodesandrelatedtopics）中所描述的turbo原理來(lái)實(shí)現(xiàn)最大后驗(yàn)概率map檢測(cè)。dsp單元可確保自適應(yīng)均衡器與bcjr檢測(cè)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配，從而提供自適應(yīng)均衡器的正確配置和對(duì)于bcjr檢測(cè)器的檢測(cè)度量。

在實(shí)施例中，每個(gè)bcjr檢測(cè)器是2^lt-狀態(tài)bcjr檢測(cè)器。

在實(shí)施例中，載波相位估計(jì)器是判定導(dǎo)向的載波相位估計(jì)單元，并且相位調(diào)節(jié)器是復(fù)數(shù)乘法器。可因此采用基于tikhonov參數(shù)化算法和考慮isi的載波相位估計(jì)來(lái)應(yīng)對(duì)激光器相位噪聲。

在實(shí)施例中，載波相位估計(jì)器是非判定導(dǎo)向的載波相位估計(jì)單元。

在實(shí)施例中，輸出端口數(shù)量等于輸入端口數(shù)量。

在實(shí)施例中，自適應(yīng)均衡器是自適應(yīng)2d前饋均衡器2d-ffe。2d-ffe可補(bǔ)償線性傳播減損，諸如群速色散gvd偏振旋轉(zhuǎn)和偏振模式色散pmd，以及dsp單元內(nèi)匹配的濾波器的完整實(shí)現(xiàn)。dsp單元可確保2d-ffe與bcjr檢測(cè)器之間任務(wù)的恰當(dāng)分配，從而提供2d-ffe的正確配置和對(duì)于bcjr檢測(cè)器的檢測(cè)度量。

在實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理單元還包括配置成用于補(bǔ)償傳送器中第一激光器與接收器中第二激光器之間的頻率偏移的補(bǔ)償器，所述補(bǔ)償器連接在輸入與自適應(yīng)均衡器之間。

在實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理單元還包括用于接收攜帶樣本的向量的電信號(hào)的輸入。每個(gè)樣本對(duì)應(yīng)于不同的偏振狀態(tài)。該輸入操作以將向量分離成單獨(dú)的信號(hào)，每個(gè)信號(hào)具有不同的偏振狀態(tài)。

在實(shí)施例中，該輸入用于接收攜帶包括每偏振狀態(tài)一個(gè)復(fù)數(shù)樣本的樣本的列向量的電信號(hào)。補(bǔ)償器配置成補(bǔ)償?shù)谝患す馄髋c第二激光器之間的任何大且緩慢變化的頻率偏移f0的存在。數(shù)字信號(hào)處理單元配置成獲得頻率偏移估計(jì)，其通過(guò)采用頻率估計(jì)算法在已知訓(xùn)練序列上的訓(xùn)練階段期間被獲得。可使用在u.mengali和m.morelli的“data-aidedfrequencyestimationforburstdigitaltransmission”（ieeetransactionsoncommunications,vol.45,no.1,page23,january1997）中描述的頻率估計(jì)算法。數(shù)字信號(hào)處理單元配置成基于判定的符號(hào)更新頻率偏移估計(jì)。

在實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理單元具有多對(duì)輸入，例如2、4、6對(duì)輸入端口，并且包括如上面所描述的自適應(yīng)均衡器、處理塊和處理分支的多個(gè)副本。

在實(shí)施例中，相干光學(xué)接收器還包括布置成分離第二光學(xué)信號(hào)的偏振維持分離器。

本發(fā)明的第三方面提供了一種在用于光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的相干光學(xué)接收器中使用的數(shù)字信號(hào)處理單元，所述數(shù)字信號(hào)處理單元包括：

-自適應(yīng)2d前饋均衡器2d-ffe，包括用于接收單獨(dú)信號(hào)的端口，每個(gè)信號(hào)具有不同的偏振狀態(tài)和與位于對(duì)2d-ffe均衡器的輸入的偏振狀態(tài)的數(shù)量相等的多個(gè)輸出端口，其中輸出端口中的每個(gè)連接到單獨(dú)處理分支，并且其中每個(gè)處理分支包括：

-并行布置的兩個(gè)bcjr檢測(cè)器，用于對(duì)誤差校正碼解碼，其中一個(gè)bcjr檢測(cè)器接收同相分量，且另一bcjr檢測(cè)器接收從2d-ffe均衡器輸出的信號(hào)的正交分量；

-兩個(gè)ldpc解碼器，每個(gè)ldpc解碼器連接到所述bcjr檢測(cè)器中的一個(gè)；

-判定導(dǎo)向的載波相位估計(jì)cpe單元，其包括用于接收從單獨(dú)處理分支的輸出錄制的信號(hào)的輸入，其中cpe單元的輸出連接到與bcjr檢測(cè)器和2d-ffe均衡器的輸出互連的復(fù)數(shù)乘法器，

其中數(shù)字信號(hào)處理單元還包括處理塊，所述處理塊連接到cpe單元的輸出、處理分支的輸出以及至少連接到2d-ffe均衡器的輸出或復(fù)數(shù)乘法器的輸出。

在實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理單元還包括用于接收攜帶樣本的向量的電信號(hào)的輸入，每個(gè)樣本對(duì)應(yīng)于不同的偏振狀態(tài)，其中輸入可操作用于將向量分離成單獨(dú)信號(hào)，每個(gè)信號(hào)具有不同的偏振狀態(tài)。

本發(fā)明的第四方面提供了一種用于在光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)中的相干光學(xué)接收器，所述接收器包括：

-光學(xué)輸入，用于接收光學(xué)信號(hào)；

-分離器（pbs），用于將接收的光學(xué)信號(hào)分離成兩個(gè)直交的偏振狀態(tài)；

-激光器，其作為本地振蕩器操作，用于生成第二光學(xué)信號(hào)；

-兩個(gè)2x490°光學(xué)混合器，用于將從分離器接收的直交的偏振狀態(tài)中的光學(xué)與本地振蕩器（lo）激光器的光場(chǎng)組合；

-四對(duì)平衡的光電檢測(cè)器，第一兩對(duì)光電檢測(cè)器連接到第一光學(xué)混合器，且第二兩對(duì)光電檢測(cè)器連接到第二光學(xué)混合器；

四對(duì)光電檢測(cè)器，包括四個(gè)輸出，所述四個(gè)輸出用于輸出表示分離成所接收的兩個(gè)直交的偏振狀態(tài)的光學(xué)信號(hào)的同相和正交分量的電信號(hào)，所述四個(gè)輸出連接到四個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并且四個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出根據(jù)前述實(shí)施例連接到數(shù)字信號(hào)處理單元。

本發(fā)明的第五方面提供了一種用于在相干光學(xué)接收器中光學(xué)通信信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理的方法。所述方法包括步驟a.到e.。步驟a.包括接收電信號(hào)，每個(gè)電信號(hào)對(duì)應(yīng)于由所述光學(xué)接收器接收的光學(xué)信號(hào)的不同的偏振狀態(tài)。步驟b.包括在樣本上執(zhí)行自適應(yīng)均衡以獲得均衡的樣本，所述自適應(yīng)均衡使用均衡器系數(shù)。步驟c.包括在均衡的樣本上執(zhí)行符號(hào)序列估計(jì)以獲得判定的符號(hào)。步驟d.包括在判定的符號(hào)上執(zhí)行載波相位估計(jì)以獲得相位補(bǔ)償，并將相位補(bǔ)償應(yīng)用到均衡的樣本。步驟e.包括執(zhí)行同時(shí)的信道響應(yīng)系數(shù)估計(jì)和均衡器系數(shù)估計(jì)。其中重復(fù)步驟e.，并且使用從步驟e.得到的信道響應(yīng)系數(shù)和均衡器系數(shù)迭代地執(zhí)行步驟b.到d.，直到相位補(bǔ)償后的所述均衡的樣本與估計(jì)的信道樣本之間的誤差被最小化。

該方法可使由于光纖傳播減損引起的isi（其由自適應(yīng)均衡補(bǔ)償）能夠與由tfp有意引入的isi（其由符號(hào)序列估計(jì)負(fù)責(zé)）相區(qū)分。以該方式，所述方法可確保在自適應(yīng)均衡與符號(hào)序列估計(jì)的步驟之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。所述方法可使具有高isi的信號(hào)（如在tfp的情況中）能夠正確地被接收。

在實(shí)施例中，光學(xué)通信信號(hào)具有時(shí)間頻率打包調(diào)制格式。所述方法可使tfp信號(hào)能夠正確地被接收。

在實(shí)施例中，步驟e.包括執(zhí)行由用于估計(jì)均衡器系數(shù)的第一關(guān)系式和用于估計(jì)信道響應(yīng)系數(shù)的第二關(guān)系式構(gòu)成的梯度算法。在每個(gè)迭代期間，使用在步驟e.中最近估計(jì)的均衡器系數(shù)來(lái)執(zhí)行步驟b.，并且使用在步驟e.中最近估計(jì)的信道響應(yīng)系數(shù)來(lái)執(zhí)行步驟d.。所述方法可使由于光纖傳播減損引起的isi能夠與由tfp有意引入的isi相區(qū)分，并且可確保在自適應(yīng)均衡與符號(hào)序列估計(jì)的步驟之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。所述方法可使具有高isi的信號(hào)（如在tfp的情況中）能夠正確地被接收。

在實(shí)施例中，梯度算法是迭代數(shù)據(jù)輔助隨機(jī)梯度算法，其布置成最小化在相位補(bǔ)償后的所述均衡的樣本與估計(jì)的信道樣本之間的誤差ek。所述方法可提供均衡策略，該策略基于隨機(jī)梯度算法，如在常規(guī)相干光學(xué)系統(tǒng)中一樣，但可區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi。所述方法可確保在自適應(yīng)均衡與符號(hào)序列估計(jì)的步驟之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。

在實(shí)施例中，第一關(guān)系式布置成通過(guò)從先前均衡器系數(shù)中減去第一更新值來(lái)估計(jì)均衡器系數(shù)，第一更新值與所述誤差ek是成比例的，并且第二關(guān)系式用于通過(guò)向先前信道響應(yīng)系數(shù)加上第二更新值來(lái)估計(jì)信道響應(yīng)系數(shù)，第二更新值與所述誤差ek是成比例的。通過(guò)使用隨機(jī)梯度算法的這個(gè)變化，所述方法可執(zhí)行同時(shí)的信道響應(yīng)系數(shù)和均衡器系數(shù)估計(jì)。這可使所述方法能夠區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi，并且確保在自適應(yīng)均衡與符號(hào)序列估計(jì)的步驟之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。

在實(shí)施例中，第一關(guān)系式是：

，

其中是第一步長(zhǎng)增益，gk是對(duì)于第k個(gè)均衡的信號(hào)樣本sk的相位估計(jì)的列向量，并且nc是用于執(zhí)行自適應(yīng)均衡的自適應(yīng)均衡器的抽頭數(shù)量。第二關(guān)系式是：

，

其中是第二步長(zhǎng)增益，xk+i是傳送的符號(hào)的列向量，并且lt是用于執(zhí)行所述符號(hào)序列估計(jì)的信號(hào)樣本數(shù)量。

通過(guò)使用隨機(jī)梯度算法的這個(gè)變化，所述方法可執(zhí)行同時(shí)的信道響應(yīng)系數(shù)和均衡器系數(shù)估計(jì)。這可使所述方法能夠區(qū)分由于光纖傳播減損引起的isi與由tfp有意引入的isi，并且因此確保在自適應(yīng)均衡與符號(hào)序列估計(jì)的步驟之間任務(wù)的恰當(dāng)分配。這個(gè)隨機(jī)梯度算法的關(guān)系式要求傳送的符號(hào)的知識(shí)。雖然均衡器系數(shù)需要被不斷更新以跟蹤光纖信道的變化，但總信道響應(yīng)的系數(shù){hi}不隨時(shí)間改變，并且當(dāng)設(shè)立鏈路時(shí)僅能被估計(jì)一次。算法的初始收斂能通過(guò)使用已知訓(xùn)練序列來(lái)保證，而光纖信道的慢跟蹤能通過(guò)根據(jù)第一關(guān)系式僅更新均衡器系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這可按照比采樣速率1/t低得多的速率和采用顯著的延遲來(lái)完成。這可允許所述方法與導(dǎo)頻符號(hào)一起使用，和/或用最終判定替代傳送的符號(hào)（在整個(gè)碼字被成功解碼之后），其中對(duì)信息速率和性能的影響是可忽略的。

在實(shí)施例中，光學(xué)信號(hào)攜帶傳送的符號(hào)的序列以及以速率rp均勻插入在序列中的導(dǎo)頻符號(hào)。步驟d.的載波相位估計(jì)配置成利用導(dǎo)頻信號(hào)提供載波相位的粗略初始估計(jì)。這可使迭代數(shù)據(jù)輔助隨機(jī)梯度算法能夠自我引導(dǎo)，因?yàn)樵诘谝坏?，初步符?hào)判定是不可用的。

在實(shí)施例中，在對(duì)應(yīng)于每個(gè)偏振狀態(tài)的樣本上單獨(dú)執(zhí)行步驟b.到e.。

在實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于每個(gè)偏振狀態(tài)的樣本包括對(duì)應(yīng)于電信號(hào)（對(duì)應(yīng)于所述偏振狀態(tài)）的同相分量的樣本和對(duì)應(yīng)于電信號(hào)（對(duì)應(yīng)于所述偏振狀態(tài)）的正交分量的樣本。在同相分量樣本和正交分量樣本上單獨(dú)執(zhí)行步驟c.到e.。

在實(shí)施例中，所述方法還包括：對(duì)在步驟c.中和步驟d.中獲得的判定的符號(hào)執(zhí)行前向誤差校正，在前向誤差校正之后在判定的符號(hào)上執(zhí)行載波相位估計(jì)。

在實(shí)施例中，使用低密度奇偶校驗(yàn)ldpc前向誤差校正碼來(lái)執(zhí)行前向誤差校正。

在實(shí)施例中，使用最大后驗(yàn)map檢測(cè)算法和最大似然序列估計(jì)算法mlsd中的一個(gè)來(lái)執(zhí)行符號(hào)序列估計(jì)。

在實(shí)施例中，信道響應(yīng)系數(shù)使用最大似然序列估計(jì)mlse算法來(lái)用于ungerboeck觀察模型。

在實(shí)施例中，最大后驗(yàn)map估計(jì)算法是bahl、cocke、jelinek、raviv、bcjr算法。bcjr算法和ldpc碼迭代地交換信息，以根據(jù)如例如在j.hagenauer的"theturboprinciple:tutorialintroductionandstateoftheart"（proc.internationalsymposiumonturbocodesandrelatedtopics）中所描述的turbo原理來(lái)實(shí)現(xiàn)最大后驗(yàn)概率map檢測(cè)。

在實(shí)施例中，bcjr算法是2^lt-狀態(tài)bcjr算法。

在實(shí)施例中，載波相位估計(jì)是判定導(dǎo)向的載波相位估計(jì)。可因此采用基于tikhonov參數(shù)化算法和考慮isi的載波相位估計(jì)來(lái)應(yīng)對(duì)激光器相位噪聲。

在實(shí)施例中，載波相位估計(jì)是非判定導(dǎo)向的載波相位估計(jì)。

在實(shí)施例中，所述方法還包括：補(bǔ)償用于生成光學(xué)信號(hào)的第一激光器與相干光學(xué)接收器中的第二激光器之間的頻率偏移。在步驟a.與步驟b.之間執(zhí)行頻率偏移補(bǔ)償。

在實(shí)施例中，所述方法還包括接收攜帶樣本的向量的電信號(hào)。每個(gè)樣本對(duì)應(yīng)于不同的偏振狀態(tài)。所述方法包括：將向量分離成單獨(dú)信號(hào)，每個(gè)信號(hào)具有不同的偏振狀態(tài)，所述單獨(dú)信號(hào)形成在步驟a中接收的信號(hào)。

在實(shí)施例中，所述方法包括接收攜帶包括每偏振狀態(tài)一個(gè)復(fù)數(shù)樣本的樣本的列向量的電信號(hào)。所述方法還包括補(bǔ)償在用于生成光學(xué)信號(hào)的第一激光器與相干光學(xué)接收器中的第二激光器之間的任何大且緩慢變化的頻率偏移f0的存在。所述方法包括獲得頻率偏移估計(jì)，其通過(guò)采用頻率估計(jì)算法在已知訓(xùn)練序列上在訓(xùn)練階段期間被獲得?？墒褂迷趗.mengali和m.morelli的“data-aidedfrequencyestimationforburstdigitaltransmission”（ieeetransactionsoncommunications,vol.45,no.1,page23,january1997）中描述的頻率估計(jì)算法。所述方法包括基于判定的符號(hào)更新頻率偏移估計(jì)。在步驟a.與步驟b.之間執(zhí)行頻率偏移補(bǔ)償。

在實(shí)施例中，自適應(yīng)均衡是自適應(yīng)2d前饋均衡2d-ffe。這可使所述方法能夠補(bǔ)償線性傳播減損，諸如群速色散gvd偏振旋轉(zhuǎn)、和偏振模式色散pmd，以及匹配的濾波器的完整實(shí)現(xiàn)。

一種計(jì)算機(jī)程序，包括指令，所述指令當(dāng)在至少一個(gè)處理器上執(zhí)行時(shí)促使所述至少一個(gè)處理器實(shí)行用于相干光學(xué)接收器中光學(xué)通信信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理的方法。

一種含有上述計(jì)算機(jī)程序的載體。所述載體是電子信號(hào)、光學(xué)信號(hào)、無(wú)線電信號(hào)或計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的一個(gè)。

現(xiàn)在將參考附圖僅通過(guò)示例方式來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理單元的示意性表示；

圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理單元的示意性表示；

圖3是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理單元的示意性表示；

圖4是圖3的數(shù)字信號(hào)處理單元的功能表示；

圖5是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理單元的示意性表示；

圖6是根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理單元的示意性表示；

圖7是根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理單元的示意性表示；

圖8是根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理單元的示意性表示；

圖9是根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理單元的示意性表示；

圖10是根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理單元的示意性表示；

圖11是根據(jù)本發(fā)明第十五實(shí)施例的相干光學(xué)接收器的示意性表示；

圖12是包括圖11的相干光學(xué)接收器的光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的示意性表示；

圖13示出了根據(jù)本發(fā)明第十六實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理的方法的步驟；

圖14示出了根據(jù)本發(fā)明第十八實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理的方法的步驟；

圖15示出了根據(jù)本發(fā)明第二十四實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理的方法的步驟；以及

圖16示出了根據(jù)本發(fā)明第二十五實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理的方法的步驟。

具體實(shí)施方式

相同的參考編號(hào)將用于不同實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)特征。

參考圖1，本發(fā)明的第一實(shí)施例提供在用于光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的相干光學(xué)接收器中使用的數(shù)字信號(hào)處理dsp單元10。dsp單元包括自適應(yīng)均衡器12和處理塊22。

自適應(yīng)均衡器12包括用于接收電信號(hào)的多個(gè)輸入端口24。每個(gè)電信號(hào)對(duì)應(yīng)于由相干光學(xué)接收器接收的光學(xué)信號(hào)的不同的偏振狀態(tài)。自適應(yīng)均衡器還包括多個(gè)輸出端口26。在該實(shí)施例中，輸出端口數(shù)量等于輸入端口數(shù)量，但備選地可存在比輸入端口少的輸出端口。輸出端口中的每個(gè)連接到處理分支14，其包括符號(hào)序列估計(jì)器sse16、載波相位估計(jì)器cpe18和相位調(diào)節(jié)器20。cpe包括用于接收從處理分支的輸出錄制的信號(hào)的輸入。cpe的輸出連接到相位調(diào)整調(diào)節(jié)器。相位調(diào)節(jié)器與sse和自適應(yīng)均衡器的相應(yīng)輸出端口互連。

處理塊22連接到cpe的輸出、處理分支的輸出、相位調(diào)節(jié)器的輸出和自適應(yīng)均衡器的輸出。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的dsp單元30。該實(shí)施例的dsp單元30與前面實(shí)施例的dsp單元10相似，外加連接到sse16輸出的前向誤差校正fec解碼器32。cpe22的輸入從fec解碼器的輸出被錄制。

在第三實(shí)施例中，處理塊布置成執(zhí)行同時(shí)的信道響應(yīng)系數(shù)估計(jì)和均衡器系數(shù)估計(jì)，并且布置成向sse16提供所得到的信道響應(yīng)系數(shù)，并且向自適應(yīng)均衡器12提供所得到的均衡器系數(shù)。

在第四實(shí)施例中，處理塊22布置成執(zhí)行由用于估計(jì)均衡器系數(shù)的第一關(guān)系式和用于估計(jì)信道響應(yīng)系數(shù)的第二關(guān)系式構(gòu)成的梯度算法。sse16布置成通過(guò)使用信道響應(yīng)系數(shù)來(lái)執(zhí)行符號(hào)序列估計(jì)算法。

在第五實(shí)施例中，由處理塊22執(zhí)行的梯度算法是迭代數(shù)據(jù)輔助隨機(jī)梯度算法，其布置成最小化從自適應(yīng)均衡器輸出的選擇的均衡的信號(hào)樣本與估計(jì)的信道樣本之間的誤差ek。

在第六實(shí)施例中，處理塊22布置成執(zhí)行由第一關(guān)系式和第二關(guān)系式構(gòu)成的梯度算法。第一關(guān)系式布置成通過(guò)從先前均衡器系數(shù)中減去第一更新值來(lái)估計(jì)均衡器系數(shù)。第一更新值與從自適應(yīng)均衡器輸出的選擇的均衡的信號(hào)樣本與估計(jì)的信道樣本之間的誤差ek是成比例的。第二關(guān)系式布置成通過(guò)向先前信道響應(yīng)系數(shù)加上第二更新值來(lái)估計(jì)信道響應(yīng)系數(shù)。第二更新值與誤差ek是成比例的。

在第七實(shí)施例中，處理塊22布置成執(zhí)行由第一關(guān)系式和第二關(guān)系式構(gòu)成的梯度算法。第一關(guān)系式是：

，

其中是第一步長(zhǎng)增益，gk是第k個(gè)均衡的信號(hào)樣本sk的相位估計(jì)的列向量，并且nc是所述自適應(yīng)均衡器的抽頭數(shù)量。

第二關(guān)系式是：

，

其中是第二步長(zhǎng)增益，xk+i是傳送的符號(hào)的列向量，并且lt是由所述符號(hào)序列估計(jì)器使用的信號(hào)樣本數(shù)量。

盡管信道響應(yīng)原理上具有無(wú)限長(zhǎng)度，但我們出于數(shù)字處理目的僅能夠考慮有限數(shù)量的樣本。因此，l定義用于估計(jì)誤差的樣本數(shù)量，使得考慮的信道長(zhǎng)度是2l+1。lt是由符號(hào)序列估計(jì)器使用的樣本數(shù)量。通常lt<l，因?yàn)閟se的復(fù)雜性隨著lt指數(shù)增長(zhǎng)。

本發(fā)明第八實(shí)施例提供了如圖3和4中所示出的dsp單元40。在該實(shí)施例中，符號(hào)序列估計(jì)器是最大后驗(yàn)map檢測(cè)器44和最大似然序列檢測(cè)器mlsd44中的一個(gè)。相位調(diào)節(jié)器是復(fù)數(shù)乘法器42。在一個(gè)處理分支14中處理對(duì)應(yīng)于兩個(gè)直交的偏振狀態(tài)的電信號(hào)。

圖4以更示意性的方式示出了數(shù)字信號(hào)處理單元40的結(jié)構(gòu)和連接。來(lái)自處理塊22（其執(zhí)行信道和均衡器系數(shù)估計(jì)）的箭頭指示，處理塊將系數(shù)提供給均衡器，并將估計(jì)的信道樣本提供給符號(hào)序列估計(jì)器，該實(shí)施例中是map檢測(cè)器或mlsd檢測(cè)器。

圖3和圖4用虛線框（指示這個(gè)元件是可選的）示出了前向誤差校正fec解碼器32。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的dsp單元50。在該實(shí)施例中，自適應(yīng)均衡器的輸出端口中的每個(gè)都連接到單獨(dú)處理分支14、52，如上所述。每個(gè)處理分支包括sse16、載波相位估計(jì)器cpe18以及與sse和自適應(yīng)均衡器的相應(yīng)輸出端口互連的相位調(diào)節(jié)器20。

處理塊22連接到每個(gè)cpe18的輸出、處理分支的輸出、相位調(diào)節(jié)器的輸出和自適應(yīng)均衡器的輸出。還示出每個(gè)處理分支包含fec解碼器32，但將領(lǐng)會(huì)到的是，這再次是可選的。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的dsp單元60。在該實(shí)施例中，sse是最大后驗(yàn)map檢測(cè)器44和最大似然序列檢測(cè)器mlsd44中的一個(gè)。相位調(diào)節(jié)器是復(fù)數(shù)乘法器42。在相應(yīng)處理分支14、52中單獨(dú)處理對(duì)應(yīng)于直交的偏振狀態(tài)的電信號(hào)。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的dsp單元70。在該實(shí)施例中，自適應(yīng)均衡器是2d前饋均衡器ffe72。載波相位估計(jì)器cpe78是判定導(dǎo)向的載波相位估計(jì)器單元，并且所述相位調(diào)節(jié)器是復(fù)數(shù)乘法器42。sse是以bahl、cocke、jelinek、raviv、bcjr檢測(cè)器74形式的最大后驗(yàn)map檢測(cè)器。dsp單元70額外地包括fec解碼器、dec76，其采取低密度奇偶校驗(yàn)ldpc解碼器的形式。

在該實(shí)施例中，每個(gè)處理分支包括一對(duì)bcjr檢測(cè)器74和一對(duì)fec解碼器76。每個(gè)偏振的同相分量和正交分量在相應(yīng)bcjr檢測(cè)器fec解碼器集中單獨(dú)處理。

dsp單元70還包括配置用于補(bǔ)償傳送器中第一激光器與接收器中第二激光器之間頻率偏移的補(bǔ)償器（未示出）。補(bǔ)償器通過(guò)第二復(fù)數(shù)乘法器74的方式來(lái)連接在輸入與2d-ffe之間。

首先處理樣本的第k個(gè)接收的列向量（每個(gè)偏振狀態(tài)一個(gè)復(fù)數(shù)樣本），以補(bǔ)償傳送與接收激光器之間的任何大且緩慢變化的頻率偏移f0的存在。估計(jì)在訓(xùn)練階段（在已知訓(xùn)練序列上）期間通過(guò)采用在u.mengali和m.morelli"data-aidedfrequencyestimationforburstdigitaltransmission"（ieeetransactionsoncommunications,vol.45,no.1,page23,january1997）中描述的頻率估計(jì)算法獲得，并且然后基于判定緩慢更新。補(bǔ)償?shù)臉颖?imgfile="dest_path_image051.gif"wi="183"he="28"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>然后由自適應(yīng)2dnc-抽頭同步前饋均衡器2d-ffe72處理，2d-ffe72補(bǔ)償線性傳播減損，諸如群速色散gvd、偏振旋轉(zhuǎn)、和偏振模式色散pmd，并且完成匹配的濾波器的實(shí)現(xiàn)。

在2d-ffe72的輸出，均衡的樣本zk的分量z1,k和z2,k然后被分開，并且獨(dú)立被處理。對(duì)于每個(gè)分量，采用基于tikhonov參數(shù)化算法并考慮isi的“判定導(dǎo)向的載波相位估計(jì)”來(lái)應(yīng)對(duì)激光器相位噪聲。最后，補(bǔ)償?shù)臉颖镜耐嗪驼环至壳冶环珠_，并被發(fā)送到四個(gè)并行2^lt-狀態(tài)bcjr檢測(cè)器74，其后跟隨四個(gè)低密度奇偶校驗(yàn)ldpc解碼器76。bcjr檢測(cè)器和ldpc解碼器迭代地交換信息，以根據(jù)如例如在proc.internationalsymposiumonturbocodesandrelatedtopics中的j.hagenauer的文章"theturboprinciple:tutorialintroductionandstateoftheart"中所描述的turbo原理取得最大后驗(yàn)概率map檢測(cè)。

在每次迭代，當(dāng)新（更準(zhǔn)確）初步判定從解碼器可用時(shí)，cpe78更新相位估計(jì)和，并且新的一組補(bǔ)償樣本y1,k和y2,k饋送到bcjr檢測(cè)器。在第一迭代，當(dāng)初步判定是不可用的時(shí)，cpe利用以速率rp均勻插入在傳送的序列中的導(dǎo)頻符號(hào)來(lái)提供相位的粗略的初始估計(jì)，并使迭代過(guò)程自我引導(dǎo)。

考慮如圖12中所示的光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)，以及在跨光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的光纖鏈路224在光學(xué)信號(hào)傳播期間累積的放大自發(fā)發(fā)射ase噪聲能被建模為在光纖的輸入（或等效地在輸出）的每個(gè)偏振上的獨(dú)立的加性白高斯噪聲awgn，并且光纖的傳遞矩陣（在線性區(qū)中）是幺正（unitary）的，即，自適應(yīng)均衡器的要求傳遞矩陣應(yīng)該是：

其中是相干接收器200的光電前端的低通等效傳遞函數(shù)（負(fù)責(zé)光學(xué)濾波器、光電檢測(cè)器、和模數(shù)a/d轉(zhuǎn)換器），并且p(f)是傳送的脈沖形狀的傅里葉變換（負(fù)責(zé)傳送器220的濾波器、驅(qū)動(dòng)器、以及調(diào)制器）。在該情況中，根據(jù)要求，對(duì)應(yīng)的總信道傳遞矩陣將是，其中i是2x2單位矩陣，與光纖的實(shí)際傳遞矩陣無(wú)關(guān)。

（1）的求值要求傳送器和接收器前端的精準(zhǔn)表征以及光纖傳遞矩陣的自適應(yīng)估計(jì)。在此，在不要求、p(f)和的單獨(dú)知識(shí)情況下，我們根據(jù)（1）配置均衡器，如下：

用sk標(biāo)示在均衡器輸入的樣本的第k個(gè)列向量（每個(gè)偏振狀態(tài)一個(gè)復(fù)數(shù)樣本），并用ci標(biāo)示均衡器的第i個(gè)抽頭的系數(shù)的2x2矩陣，均衡的樣本由下式給出：

，

用xk標(biāo)示傳送符號(hào)的第k個(gè)列向量，用hi標(biāo)示在匹配的濾波器輸出，期望的（但未知的）總脈沖響應(yīng)的所述兩個(gè)第i個(gè)系數(shù)的列向量（每偏振一個(gè)），并且用

標(biāo)示在所述兩個(gè)偏振上第k個(gè)樣本的相位估計(jì)的列向量（從單獨(dú)載波相位估計(jì)算法獲得的），相對(duì)于期望信道響應(yīng)的誤差是：

其中°標(biāo)示hadamard（元素（entrywise））積。遵循在g.ungerboeck的"adaptivemaximum-likelihoodreceiverforcarrier-modulateddatatransmissionsystems"（ieeetrans.commun.,vol.22,pp.624636,may1974）中使用的相同途徑，對(duì)于沒(méi)有相位噪聲的單偏振情況，能論證當(dāng)滿足匹配的濾波器條件時(shí)，即當(dāng)時(shí)，（3）的每個(gè)元件的方差是最小的。給定的幺正性質(zhì)，這與（1）等效，并且提供期望的總響應(yīng)。

因此，所要求的均衡器系數(shù)（以補(bǔ)償光纖減損并執(zhí)行匹配的濾波）和ungerboeck觀察模型的期望信道系數(shù)均能通過(guò)使（3）的方差最小化的迭代數(shù)據(jù)輔助隨機(jī)梯度算法同時(shí)被估計(jì)。通過(guò)保持h0恒定（到任意值）并強(qiáng)制對(duì)稱條件，均衡器系數(shù)的更新法則（即梯度算法的第一關(guān)系式）和估計(jì)的信道系數(shù)（即梯度算法的第二關(guān)系式）分別是：

，

以及

，

第二關(guān)系式是使用兩個(gè)樣本(xk-i和xk+i)而不是一個(gè)樣本的梯度算法的“對(duì)稱”變型。

第一和第二關(guān)系式要求傳送的符號(hào)的知識(shí)。雖然均衡器系數(shù)需要被不斷更新以跟蹤光纖信道的變化，但總信道響應(yīng)的系數(shù){hi}不隨時(shí)間改變，并且當(dāng)設(shè)立鏈路時(shí)僅能被估計(jì)一次。

算法的初始收斂能通過(guò)已知訓(xùn)練序列的使用被保證，而光纖信道的慢跟蹤能通過(guò)根據(jù)第一關(guān)系式僅更新均衡器系數(shù)（可能以比1/t低得多的速率，并且有顯著的延遲）來(lái)實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)?，?dāng)光纖信道的變化典型地發(fā)生在毫秒的時(shí)間尺度上時(shí)，信道在許多連貫碼字上保持近似恒定。這允許導(dǎo)頻符號(hào)的使用和/或用最終判定替代傳送的符號(hào)（在整個(gè)碼字成功解碼之后），對(duì)信息速率和性能具有可忽略不計(jì)的影響。

對(duì)于bcjr算法的信道度量的計(jì)算，要求信道系數(shù){hi}和噪聲方差的知識(shí)。因此，一旦被第二關(guān)系式估計(jì)，信道系數(shù)就與（3）的方差估計(jì)一起傳到bcjr檢測(cè)器74。

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的dsp單元80。該實(shí)施例的dsp單元具有與先前實(shí)施例的dsp單元70相同的大體結(jié)構(gòu)，其被布置成單獨(dú)處理每個(gè)偏振的同相分量和正交分量，但sse可以是map檢測(cè)器或mlsd檢測(cè)器44，并且fec解碼器32可選地被包含。

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的dsp單元90。該實(shí)施例的dsp單元與圖1的dsp單元10相似，但自適應(yīng)均衡器92具有四個(gè)輸入和四個(gè)輸出，分別用于兩個(gè)偏振中的每個(gè)的同相和正交分量。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的dsp單元100。該實(shí)施例的dsp單元與圖5的dsp單元50相似，但具有自適應(yīng)均衡器92，該自適應(yīng)均衡器92具有四個(gè)輸入和四個(gè)輸出，分別用于兩個(gè)偏振中的每個(gè)的同相和正交分量。

自適應(yīng)均衡器92的每個(gè)輸出連接到相應(yīng)處理分支14、52（為了清晰和緊湊的原因，在圖中僅示出兩個(gè)）。

參考圖11，本發(fā)明第十五實(shí)施例提供了如圖12中所示出的用于在光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)中使用的相干光學(xué)接收器200。

相干光學(xué)接收器包括布置成接收光學(xué)信號(hào)的光學(xué)輸入202、分離器204、激光器206、兩個(gè)2x290°光學(xué)混合器210、四對(duì)平衡的光電檢測(cè)器212和dsp單元100。

分離器204是偏振波束分離器pbs，布置成將接收的光學(xué)信號(hào)分離成兩個(gè)直交的偏振狀態(tài)。激光器206布置成作為本地振蕩器lo操作以生成第二光學(xué)信號(hào)。第二光學(xué)信號(hào)由偏振維持耦合器208分離，并且第二光學(xué)信號(hào)的部分被遞送到90°光學(xué)混合器中的每個(gè)。

所述兩個(gè)2x290°光學(xué)混合器210布置成將從分離器接收的兩個(gè)直交的偏振狀態(tài)的光場(chǎng)與第二光學(xué)信號(hào)的光場(chǎng)組合。第一兩對(duì)光電檢測(cè)器212連接到第一光學(xué)混合器，而第二兩對(duì)光電檢測(cè)器連接到第二光學(xué)混合器。

所述四對(duì)光電檢測(cè)器212包括布置成輸出表示接收的光學(xué)信號(hào)的所述兩個(gè)直交的偏振狀態(tài)的同相和正交分量的電信號(hào)的四個(gè)輸出。所述四個(gè)輸出連接到四個(gè)模數(shù)a/d轉(zhuǎn)換器214。所述四個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出連接到dsp單元100。

dsp單元100如以上參考圖10所描述的一樣，但將領(lǐng)會(huì)到的是，可備選地使用上述的dsp單元10、30、40、50、60、70、80、90中的任一個(gè)。

圖12示出了使用時(shí)間頻率打包tfp和雙偏振正交相位移位鍵控dp-qpsk調(diào)制的光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的傳送器220和接收器200。網(wǎng)絡(luò)能基于相干檢測(cè)通過(guò)使用典型地用于wdm系統(tǒng)的相同硬件配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

由于網(wǎng)絡(luò)可采用單用戶檢測(cè)器，故按照每個(gè)光學(xué)載波ch1-chn使用獨(dú)立的傳送器220和接收器200對(duì)。每個(gè)光學(xué)載波因此以期望的波長(zhǎng)例如使用外腔激光器ecl222被生成、調(diào)制、與由其它傳送器220生成的被調(diào)制的載波光學(xué)復(fù)用226、通過(guò)光學(xué)鏈路224傳送，由光學(xué)解復(fù)用器228提取，并且獨(dú)立地被檢測(cè)。在每個(gè)傳送器中，兩個(gè)直交的偏振狀態(tài)的同相（i）和正交（q）分量由一對(duì)嵌套的mach-zender調(diào)制器mzm230獨(dú)立且線性地調(diào)制。假若例如傳送器（驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制器、電學(xué)濾波器和/或光學(xué)濾波器）的總等效低通脈沖響應(yīng)是p(t)，并且調(diào)制器的線性通過(guò)采用顯著低于調(diào)制器vii的驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)維系，那么期望的脈沖形狀p(t)可通過(guò)使用如所示的低通濾波器lpf232在驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的電信號(hào)上操作，或者使用光學(xué)帶通濾波器在調(diào)制器之后的光學(xué)信號(hào)上操作來(lái)獲得。

還可設(shè)計(jì)備選調(diào)制方案，其中線性調(diào)制通過(guò)按其最大驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)操作mzm而獲得，以降低其插入損耗。比如，通過(guò)使用額外的mzm作為脈沖雕刻器（pulsecarver），并采用光學(xué)濾波來(lái)獲得期望的脈沖形狀p(t)以及帶寬和時(shí)間bt乘積，mzm的非線性僅（并且略微）影響總脈沖形狀p(t)，但不引入非線性isi。然而，通過(guò)增大mzm驅(qū)動(dòng)電壓而節(jié)省的插入損耗將被脈沖雕刻器和光學(xué)濾波器引入的額外損耗所替代。另一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)是基于陣列化的波導(dǎo)光柵器件，其對(duì)光域中的所有頻率子信道進(jìn)行濾波和復(fù)用。

在圖12中示出的網(wǎng)絡(luò)中，我們考慮基于以低電壓驅(qū)動(dòng)的單個(gè)mzm和模擬電學(xué)濾波的調(diào)制方案，其目前看起來(lái)在成本和復(fù)雜性方面是最實(shí)際的選擇。此外，p(t)的選擇不是至關(guān)重要的，并且通過(guò)采用可用的模擬低通濾波器能獲得相當(dāng)好的性能。

在接收器側(cè)，每個(gè)光學(xué)載波通過(guò)采用相位分集（phase-diversity）和偏振分集（polarization-diversity）相干檢測(cè)方案被解調(diào)。在光學(xué)解復(fù)用之后，每個(gè)載波被pbs204分離成兩個(gè)直交的偏振狀態(tài)，它們?nèi)缓笈c90°光學(xué)混合器中的本地振蕩器lo激光器的光場(chǎng)單獨(dú)組合，并采用兩對(duì)平衡的光電檢測(cè)器被檢測(cè)。所述四個(gè)所得到的電信號(hào)，即每個(gè)偏振狀態(tài)的同相和正交分量，然后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d以至少等于整形脈沖p(t)的總帶寬的帶寬和兩倍的采樣率來(lái)采樣。接收器處理的其余部分由dsp100以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)（假設(shè)采樣率是1/t）。注意，由于采用tfp，所要求的帶寬和采樣率通常分別低于1/(2t)和1/t，并且在沒(méi)有任何性能降級(jí)的情況下，能采用數(shù)字上采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于符號(hào)時(shí)間處理所要求的速率1/t。

在操作中，處理塊22執(zhí)行同時(shí)的信道估計(jì)和均衡器系數(shù)演算。處理塊將如下項(xiàng)作為輸入：均衡器92的輸出或由cpe18和相位調(diào)節(jié)器20形成的相位噪聲補(bǔ)償單元的輸出、載波相位估計(jì)器cpe的輸出、判定的符號(hào)或者來(lái)自已知訓(xùn)練序列的符號(hào)或?qū)ьl符號(hào)。估計(jì)的信道響應(yīng)包含了傳送器與相位噪聲補(bǔ)償單元中間的一切。估計(jì)的信道響應(yīng)和均衡器系數(shù)被同時(shí)且迭代地估計(jì)，使得當(dāng)將訓(xùn)練序列或?qū)ьl符號(hào)或判定的符號(hào)取作為輸入時(shí)，相位噪聲補(bǔ)償單元的輸出與估計(jì)的信道的輸出之間的誤差ek被最小化。

參考圖13，本發(fā)明的第十六實(shí)施例提供用于相干光學(xué)接收器中的光學(xué)通信信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理的方法300。

該方法包括如下步驟：

a.接收電信號(hào)302，每個(gè)電信號(hào)對(duì)應(yīng)于由光學(xué)接收器接收的光學(xué)信號(hào)的不同的偏振狀態(tài)；

b.在樣本上執(zhí)行自適應(yīng)均衡以獲得均衡的樣本304，自適應(yīng)均衡使用均衡器系數(shù)；

c.在均衡的樣本上執(zhí)行符號(hào)序列估計(jì)以獲得判定的符號(hào)306；

d.對(duì)判定的符號(hào)執(zhí)行載波相位估計(jì)以獲得相位補(bǔ)償，并將相位補(bǔ)償應(yīng)用到均衡的樣本308；以及

e.執(zhí)行同時(shí)的信道響應(yīng)系數(shù)估計(jì)和均衡器系數(shù)估計(jì)310。

重復(fù)步驟e.，并且使用從步驟e.得到的信道響應(yīng)系數(shù)和均衡器系數(shù)來(lái)迭代地執(zhí)行步驟b.到d.，直到相位補(bǔ)償后的均衡的樣本與估計(jì)的信道樣本之間的誤差ek被最小化312、314、316。

在第十七實(shí)施例中，該方法用于具有時(shí)間頻率打包tfp調(diào)制格式的光學(xué)通信信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理。

參考圖14，本發(fā)明的第十八實(shí)施例提供了用于相干光學(xué)接收器中的光學(xué)通信信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理的方法320。

在該實(shí)施例中，步驟e.包括執(zhí)行梯度算法以獲得信道響應(yīng)系數(shù)和均衡器系數(shù)322。梯度算法由用于估計(jì)均衡器系數(shù)的第一關(guān)系式和用于估計(jì)信道響應(yīng)系數(shù)的第二關(guān)系式構(gòu)成。

在每次迭代期間，使用在步驟e.中最近估計(jì)的均衡器系數(shù)來(lái)執(zhí)行步驟b.，并且使用在步驟e.中最近估計(jì)的信道響應(yīng)系數(shù)來(lái)執(zhí)行步驟d.。

在第十九實(shí)施例中，在步驟e.中執(zhí)行的梯度算法是布置成最小化誤差ek的迭代數(shù)據(jù)輔助隨機(jī)梯度算法。

在第二十實(shí)施例中，在步驟e.中執(zhí)行的梯度算法由第一關(guān)系式和第二關(guān)系式構(gòu)成。第一關(guān)系式布置成通過(guò)從先前均衡器系數(shù)中減去第一更新值來(lái)估計(jì)均衡器系數(shù)。第一更新值與誤差ek是成比例的。第二關(guān)系式布置成通過(guò)向先前信道響應(yīng)系數(shù)加上第二更新值來(lái)估計(jì)信道響應(yīng)系數(shù)。第二更新值與誤差ek是成比例的。

在第二十一實(shí)施例中，在步驟e.中執(zhí)行的梯度算法由第一關(guān)系式和第二關(guān)系式構(gòu)成。第一關(guān)系式是：

，

其中是第一步長(zhǎng)增益，gk是對(duì)于第k個(gè)均衡的信號(hào)樣本sk的相位估計(jì)的列向量，并且nc是用于執(zhí)行自適應(yīng)均衡的自適應(yīng)均衡器的抽頭數(shù)量。

第二關(guān)系式是：

，

其中是第二步長(zhǎng)增益，xk+i是傳送的符號(hào)的列向量，并且lt是用于執(zhí)行符號(hào)序列估計(jì)的信號(hào)樣本數(shù)量。

在第二十一實(shí)施例中，光學(xué)信號(hào)攜帶傳送的符號(hào)的序列以及以速率rp均勻插入在該序列中的導(dǎo)頻符號(hào)。步驟d.的載波相位估計(jì)配置成利用導(dǎo)頻信號(hào)提供載波相位的粗略初始估計(jì)。

在第二十二實(shí)施例中，在對(duì)應(yīng)于每個(gè)偏振狀態(tài)的樣本上單獨(dú)地執(zhí)行步驟b.到e.。

在第二十三實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于每個(gè)偏振狀態(tài)的樣本包括對(duì)應(yīng)于與所述偏振狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的同相分量的樣本和對(duì)應(yīng)于與所述偏振狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的正交分量的樣本。在同相分量樣本和正交分量樣本上單獨(dú)地執(zhí)行步驟c.到e.。

在圖15中示出的第二十四實(shí)施例中，方法330還包括在步驟c.中獲得的判定符號(hào)上執(zhí)行前向誤差校正fec332。在步驟d.中，在前向誤差校正之后在判定符號(hào)上執(zhí)行載波相位估計(jì)?？墒褂玫兔芏绕媾夹ｒ?yàn)ldpc前向誤差校正碼來(lái)執(zhí)行前向誤差校正。

在實(shí)施例中，使用最大后驗(yàn)map估計(jì)算法來(lái)執(zhí)行符號(hào)序列估計(jì)。map估計(jì)算法是bahl、cocke、jelinek、raviv、bcjr算法。bcjr算法是2^lt-狀態(tài)bcjr算法。bcjr算法和ldpc碼迭代地交換信息，以根據(jù)如例如在j.hagenauer的"theturboprinciple:tutorialintroductionandstateoftheart"（proc.internationalsymposiumonturbocodesandrelatedtopics）中所描述的turbo原理實(shí)現(xiàn)最大后驗(yàn)概率map檢測(cè)。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，使用最大似然序列估計(jì)算法mlsd來(lái)執(zhí)行符號(hào)序列估計(jì)。信道響應(yīng)系數(shù)用于ungerboeck觀察模型。

在實(shí)施例中，載波相位估計(jì)是判定導(dǎo)向的載波相位估計(jì)?？梢虼瞬捎没趖ikhonov參數(shù)化算法和考慮isi的載波相位估計(jì)來(lái)應(yīng)對(duì)激光器相位噪聲。

在實(shí)施例中，載波相位估計(jì)是非判定導(dǎo)向的載波相位估計(jì)。

在圖16中示出的第二十五實(shí)施例中，方法340包括接收攜帶樣本的列向量的電信號(hào)342。列向量包括每偏振狀態(tài)一個(gè)復(fù)數(shù)樣本。列向量被分離成單獨(dú)信號(hào)，每個(gè)信號(hào)具有不同的偏振狀態(tài)。這些信號(hào)形成在步驟a.中接收的信號(hào)。

所述方法340還包括：補(bǔ)償346在用于生成光學(xué)信號(hào)的第一激光器與相干光學(xué)接收器中的第二激光器之間的任何大且緩慢變化的頻率偏移f0的存在。頻率偏移估計(jì)在已知訓(xùn)練序列上的訓(xùn)練階段期間通過(guò)采用在u.mengali和m.morelli"data-aidedfrequencyestimationforburstdigitaltransmission"（ieeetransactionsoncommunications,vol.45,no.1,page23,january1997）中描述的頻率估計(jì)算法而獲得。該方法包括：基于判定的符號(hào)更新頻率偏移估計(jì)。

第二十六實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)程序，其包括指令，所述指令當(dāng)在至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，促使所述至少一個(gè)處理器實(shí)行用于相干光學(xué)接收器中光學(xué)通信信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理的方法（如上面任何實(shí)施例中所描述的）。

第二十七實(shí)施例提供了含有先前實(shí)施例的計(jì)算機(jī)程序的載體。所述載體是電子信號(hào)、光學(xué)信號(hào)、無(wú)線電信號(hào)或計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的一個(gè)。