本發(fā)明涉及相干光通信領域，具體涉及一種用于相干光通信系統(tǒng)的自適應均衡器的實現(xiàn)方法。

背景技術：

隨著網(wǎng)絡通信技術的迅猛發(fā)展，偏振復用相干光通信技術結合數(shù)字處理技術被廣泛應用于各類傳輸系統(tǒng)中，接收端的數(shù)字處理技術在補償功率衰減、色散和非線性效應等方面起重要作用，在提升信道容量和提高傳輸速率的同時，大大簡化了整個通信系統(tǒng)的結構，降低了系統(tǒng)成本。為了克服傳輸系統(tǒng)中的各類色散損失帶來的負面影響，通常在接收端電域使用各類均衡算法來進行補償。在眾多的均衡算法中，盲均衡算法由于具有計算復雜度較低和易于實現(xiàn)等優(yōu)點，成為系統(tǒng)補償?shù)淖罴逊椒ā?/p>

CMA(Constant Modulus Algorithm，恒模算法)被廣泛應用于光通信的相干接收系統(tǒng)的解偏振復用算法中，CMA算法是一種相干光通信系統(tǒng)的接收端數(shù)字處理模塊中，用于解偏振復用及色散均衡的常用的盲均衡算法，不借助于訓練序列，只根據(jù)接收到的信號序列本身對信道進行自適應均衡的方法。如圖1所示，該均衡器更新的抽頭系數(shù)表示為：

其中，h_xx、h_xy、h_yx和h_yy分別代表一組均衡器的抽頭系數(shù)，X_in和Y_in分別為x和y偏振的一組輸入向量，他們的長度和均衡器的抽頭個數(shù)相同。X_out和Y_out分別為均衡器的x，y偏振的輸出信號，μ為步長系數(shù)，ε_x和ε_y分別為x和y偏振的誤差函數(shù)。對于理想幅度為單位振幅的QPSK信號，其誤差函數(shù)表示為：

ε_x＝1-|X_out|²

ε_y＝1-|Y_out|²

偏振快速變化的情況下雖然仍然可以收斂，但是剩余誤差很大，造成接收機的誤碼率增大。

另一種廣泛應用的盲均衡算法是LMS算法(Least mean square，最小均方算法)，以最小均方誤差自適應算法為準則調節(jié)均衡器的抽頭系數(shù)，實現(xiàn)自適應均衡。為了簡化系統(tǒng)不加入訓練序列，可利用x和y偏振的判決信號D_x和D_y補償頻偏相偏帶來的相位差和后和輸出信號X_out和Y_out相減，來計算誤差信號ε_x和ε_y。

其更新的抽頭系數(shù)表示為：

其誤差函數(shù)表示為：

LMS算法依賴判決結果的正確性，但是在光纖傳輸系統(tǒng)中,由于信道損傷嚴重在一開始信道未被有效補償?shù)臅r候，往往無法正確解調數(shù)據(jù)。

綜上所述，現(xiàn)有的盲均衡算法存在以下缺陷：

(1)CMA算法的殘余誤差較大，接收機的誤碼率較高；

(2)LMS算法由于信道損傷嚴重，在信道未被有效補償時，無法正確解調數(shù)據(jù)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是解決現(xiàn)有的CMA算法的殘余誤差較大，接收機的誤碼率較高以及LMS算法由于信道損傷嚴重，在信道未被有效補償時，無法正確解調數(shù)據(jù)的問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是提供一種用于相干光通信系統(tǒng)的自適應均衡器的實現(xiàn)方法，包括以下步驟：

采用聯(lián)合CMA算法及LMS算法的自適應均衡器，所述自適應均衡器更新的抽頭系數(shù)等于CMA算法更新的抽頭系數(shù)與LMS算法更新的抽頭系數(shù)之和；

根據(jù)相干光通信系統(tǒng)的誤碼率自適應調整CMA算法更新的抽頭系數(shù)和LMS算法更新的抽頭系數(shù)的比例。

在上述技術方案中，所述自適應均衡器更新的抽頭系數(shù)表示為：

所述自適應均衡器的誤差函數(shù)表示為：

ε_{cma_x}＝1-|X_out|²；

ε_{cma_y}＝1-|Y_out|²；

其中，h_xx、h_xy、h_yx和h_yy為所述自適應均衡器的一組抽頭系數(shù)；α為CMA算法更新的抽頭系數(shù)和LMS算法更新的抽頭系數(shù)的比例系數(shù)，取值范圍為0.5～1；μ為步長系數(shù)；ε_{cma_x}為CMA算法的x偏振的誤差函數(shù)；ε_{cma_y}為CMA算法的y偏振的誤差函數(shù)；ε_{lms_x}為LMS算法的x偏振的誤差函數(shù)；ε_{lms_y}為LMS算法的y偏振的誤差函數(shù)；X_out和Y_out分別為所述自適應均衡器的x和y偏振的輸出信號，X_in和Y_in分別為所述自適應均衡器的x和y偏振的輸入信號；

D_x和D_y分別為所述自適應均衡器的x和y偏振的判決信號；為所述自適應均衡器的x偏振的輸出信號X_out與判決信號D_x之間的相位差；為所述自適應均衡器的y偏振的輸出信號Y_out與判決信號D_y之間的相位差。

在上述技術方案中，

當相干光通信系統(tǒng)初始化時，所述自適應均衡器的輸出信號X_out和Y_out還未收斂，判決結果誤差較大，此時所述比例系數(shù)α取值為1，只開啟CMA算法；

隨著所述CMA算法開始工作，所述自適應均衡器的輸出信號X_out和Y_out逐漸收斂，根據(jù)相干光通信系統(tǒng)的誤碼率，逐漸減小所述比例系數(shù)α的取值。

在上述技術方案中，

當相干光通信系統(tǒng)的誤碼率降至10^-3以下時，所述比例系數(shù)α取值為0.9；

當相干光通信系統(tǒng)的誤碼率降至10^-4以下時，所述比例系數(shù)α取值為0.8；

當相干光通信系統(tǒng)的誤碼率降至10^-5以下時，所述比例系數(shù)α取值為0.7；

當相干光通信系統(tǒng)的誤碼率降至10^-6以下時，所述比例系數(shù)α取值為0.6；

當相干光通信系統(tǒng)無誤碼時，所述比例系數(shù)α取值為0.5。

在上述技術方案中，當相干光通信系統(tǒng)的信道迅速劣化，導致誤碼率增至10^-3以上時，所述比例系數(shù)α取值為1，關閉所述LMS算法，直至所述自適應均衡器的輸出信號X_out和Y_out有效收斂。

本發(fā)明提出一種改進型的自適應均衡器，在CMA算法(恒模算法)的基礎上增加LMS算法，根據(jù)相干光通信系統(tǒng)的誤碼率自適應調整CMA算法更新的抽頭系數(shù)和LMS算法更新的抽頭系數(shù)的比例，彌補了CMA算法的不足，減少了CMA算法無法完全消除的殘余誤差，降低了接收機的誤碼率，增強了系統(tǒng)的抗噪能力，大大提高了系統(tǒng)性能。

附圖說明

圖1為采用CMA算法的均衡器框架圖；

圖2為本發(fā)明中一種用于相干光通信系統(tǒng)的自適應均衡器的實現(xiàn)方法流程圖；

圖3為本發(fā)明中采用CMA及LMS聯(lián)合算法的自適應均衡器框架圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖和具體實施方式對本發(fā)明做出詳細的說明。

本發(fā)明實施例提供了一種用于相干光通信系統(tǒng)的自適應均衡器的實現(xiàn)方法，如圖2所示，包括以下步驟：

第一步：采用聯(lián)合CMA算法及LMS算法的自適應均衡器，該自適應均衡器更新的抽頭系數(shù)等于CMA算法更新的抽頭系數(shù)與LMS算法更新的抽頭系數(shù)之和。

第二步：根據(jù)相干光通信系統(tǒng)的誤碼率自適應調整CMA算法更新的抽頭系數(shù)和LMS算法更新的抽頭系數(shù)的比例。

如圖3所示，自適應均衡器更新的抽頭系數(shù)表示為：

自適應均衡器的誤差函數(shù)表示為：

ε_{cma_x}＝1-|X_out|²；

ε_{cma_y}＝1-|Y_out|²；

其中，h_xx、h_xy、h_yx和h_yy為自適應均衡器的一組抽頭系數(shù)；α為CMA算法更新的抽頭系數(shù)和LMS算法更新的抽頭系數(shù)的比例系數(shù)，取值范圍為0.5～1；μ為步長系數(shù)；ε_{cma_x}為CMA算法的x偏振的誤差函數(shù)；ε_{cma_y}為CMA算法的y偏振的誤差函數(shù)；ε_{lms_x}為LMS算法的x偏振的誤差函數(shù)；ε_{lms_y}為LMS算法的y偏振的誤差函數(shù)；X_out和Y_out分別為自適應均衡器的x和y偏振的輸出信號，X_in和Y_in分別為自適應均衡器的x和y偏振的輸入信號；D_x和D_y分別為自適應均衡器的x和y偏振的判決信號；為自適應均衡器的x偏振的輸出信號X_out與判決信號D_x之間的相位差；為自適應均衡器的y偏振的輸出信號Y_out與判決信號D_y之間的相位差。

當相干光通信系統(tǒng)初始化時，此時自適應均衡器的輸出信號X_out和Y_out還未收斂，判決結果誤差較大，此時比例系數(shù)α取值為1，只開啟CMA算法。隨著CMA算法開始工作，自適應均衡器的輸出信號X_out和Y_out逐漸收斂，然后根據(jù)相干光通信系統(tǒng)的誤碼率，逐漸減小比例系數(shù)α的取值，開啟LMS算法并逐漸增加其在自適應均衡器中所起的作用。

具體地，當相干光通信系統(tǒng)的誤碼率降至10^-3以下時，比例系數(shù)α取值為0.9；當相干光通信系統(tǒng)的誤碼率降至10^-4以下時，比例系數(shù)α取值為0.8；當相干光通信系統(tǒng)的誤碼率降至10^-5以下時，比例系數(shù)α取值為0.7；當相干光通信系統(tǒng)的誤碼率降至10^-6以下時，相干光通信α取值為0.6，當相干光通信系統(tǒng)無誤碼時，比例系數(shù)α取值為0.5，之后CMA算法和LMS算法共同作用，使得自適應均衡器的在偏振快速旋轉的情況下具備較強的跟蹤能力，降低誤碼率，提升整個系統(tǒng)性能。

當相干光通信系統(tǒng)的信道迅速劣化，導致系統(tǒng)性能急劇下降，誤碼率增至10^-3以上時，則重新設置比例系數(shù)α為1，關閉LMS算法，直至自適應均衡器的輸出信號X_out和Y_out有效收斂；當誤碼率降至10^-3以下時，則減小比例系數(shù)α的取值，重新開啟LMS算法，并隨著誤碼率降低逐漸減小比例系數(shù)α到0.5，重新恢復到CMA算法和LMS算法共同作用。

本發(fā)明能根據(jù)相干光通信系統(tǒng)性能自適應調制均衡器結構，選擇CMA算法或者選擇CMA和LMS聯(lián)合算法，并自動調整CMA算法和LMS算法的比例，有效抵抗偏振快速旋轉引起的系統(tǒng)性能下降，增強系統(tǒng)的抗噪能力。

本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下作出的結構變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術方案，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。