CN103141064A - 具有异步检测和禁止信号发生器的自适应均衡器 - Google Patents

Abstract

生成自适应均衡器的已更新系数涉及基于所解析数据和所均衡信号、使用异步检测策略ADS来生成(910)相位跟踪信息，以及基于所均衡信号、相位跟踪信息和所解析数据来估计(920)相位校正误差。生成(930)禁止信号以禁止均衡系数的更新，禁止信号表示相位校正误差是准确的可能性，按照相位校正误差和所均衡信号来确定禁止信号。基于所接收信号、基于相位校正误差来适配(940)均衡器的均衡系数，并且按照禁止信号来禁止适配。与常规ADS相比，与禁止信号的新组合能够实现系数自适应的改进收敛。这对于光学系统的相干接收器是特别有用的。

Description

具有异步检测和禁止信号发生器的自适应均衡器

技术领域

本发明涉及自适应均衡器、具有这类自适应均衡器的接收器、生成用于自适应均衡器的已更新系数的方法以及用于执行这类方法的对应程序。

背景技术

已知自适应均衡器用于补偿不可预测或时变的减损。通过基于通常来自均衡器的输入和/或输出的当前条件生成系数，来适配这类均衡器。然后通常通过执行与均衡器输入的卷积来使用系数。已知许多算法用于生成适当系数并且使其适配成迭代地收敛到最佳补偿。在一些情况下，能够使用已知训练输入，在其它情况下，如果算法能够收敛而无需已知输入—称作盲均衡—则是更实用的。这种均衡能够在接收器中用于补偿传输信道中引入的减损或者用于诸如对来自传感器的信号的滤波之类的其它应用。

在接收器中，为了实现通过光纤的更高传输容量，相干检测最近实现了单载波(SC)光学系统中的高阶调制格式，其中适当配置的简单前馈均衡器(FFE)能够补偿光纤线性减损，例如群速度色散(GVD)和偏振模色散(PMD)。由G.Colavolpe、T.Foggi、E.Forestieri和G.Prati在“Robust multilevel coherent optical systems with linear processing at the receiver”(J.Lightwave Tech.，vol.27，第2357-2369页，2009年7月1日)(以下称作Colavolpe等人)使用采取非相干序列检测的形式的异步检测以跟踪信道中的相变来示出这种情况。

使用偏振复用相干光学系统中的QAM信号的系统的均衡的系数的迭代生成的收敛不如它采用QPSK调制格式那么直接。存在若干不同的解决方案，从简单恒模算法(CMA)到CMA本身的更复杂版本，例如在有效性与复杂度之间进行折衷的半径引导均衡器(RDE)。但是，这类盲算法可驱使朝误差函数的局部最小数的收敛，使得不能达到线性均衡器的最佳性能。因此，对于现有算法，快速和可靠收敛没有得到保证。

发明内容

本发明的一个目的是提供改进的设备或方法。按照第一方面，本发明提供：

用于均衡所接收信号的自适应均衡器，自适应均衡器具有：均衡器，耦合成按照均衡系数来均衡所接收信号，提供具有所接收信号的幅度和相位的表示的所均衡信号；以及检测器，用于解析来自所均衡信号的数据。为了适配系数，提供用于基于所解析数据和所均衡信号来生成相位跟踪信息的异步检测策略(ADS)部件、用于基于所均衡信号、相位跟踪信息和数据来估计相位校正误差的误差估计器以及用于生成禁止信号以禁止均衡系数的更新的禁止信号发生器，禁止信号表示相位校正误差是准确的可能性，按照相位校正误差和按照所均衡信号来确定禁止信号。提供用于基于所接收信号、基于相位校正误差来适配均衡器的均衡系数并且设置成按照禁止信号来禁止该适配的系数发生器。与按照常规方式使用ADS相比，ADS和禁止信号的新组合能够实现系数朝最小误差的改进收敛。

本发明的另一方面能够涉及具有这种自适应均衡器的接收器。

本发明的另一方面能够涉及适配系数的对应方法、具有用于输出所均衡信号的均衡器和用于解析来自所均衡信号的数据的检测器的自适应均衡器，该方法具有下列步骤：使用异步检测策略基于所解析数据和所均衡信号来生成相位跟踪信息；以及基于所均衡信号、相位跟踪信息和所解析数据来估计相位校正误差。该方法还涉及：生成禁止信号以禁止均衡系数的更新，禁止信号表示相位校正误差是准确的可能性，按照相位校正误差、按照所均衡信号来确定禁止信号；基于所接收信号、基于相位校正误差来适配均衡器的均衡系数；以及按照禁止信号来禁止该适配。

本发明的另一方面能够涉及用于执行这类方法的对应程序。任何附加特征能够加入这些方面或者从其中放弃，以及下面更详细描述一部分。附加特征的任一个能够组合在一起并且与方面的任一个进行组合。特别是通过与其它现有技术进行比较，其它效果和结果将是本领域的技术人员显而易见的。能够进行许多变更和修改，而没有背离本发明的权利要求。因此，应当清楚地知道，本发明的形式只是说明性的，而不是要限制本发明的范围。

附图说明

现在将参照附图、作为举例来描述可如何实施本发明，附图包括：

图1示出按照本发明的一个实施例的自适应均衡器的示意图，

图2示出供一个实施例中使用的异步检测器的示例的示意图，

图3示出供一个实施例中使用的误差估计器的示例的示意图，

图4示出系数发生器的示例的示意图，

图5示出系数发生器的另一个示例的示意图，

图6示出禁止信号发生器的示例的示意图，

图7示出按照一个实施例的具有光学前端和检测器的接收器的示意图，

图8示出按照另一个实施例的接收器的示意图，

图9示出图8的实施例或者其它实施例的偏振分束器和光学转换器的示例的示意图，

图10示出本发明的实施例的均衡两个信道的均衡器的示例的示意图，

图11示出按照一个实施例的用于均衡两个信道的示例自适应均衡器的示意图，

图12示出按照一个实施例的适配系数的方法步骤，以及

图13示出按照一个实施例的使用信号处理器和软件模块的另一个示例自适应均衡器的示意图。

具体实施方式

将针对具体实施例并且参照某些附图来描述本发明，但是本发明并不局限于此，而仅受权利要求书限制。所述附图只是示意性的，并且是非限制性的。附图中，为了便于说明，部分单元的尺寸可能经过放大，而没有按比例绘制。

定义

在本描述和权利要求书中使用术语“包括”的情况下，并不排除其它单元或步骤。在表示单数名词时使用不定冠词或定冠词、如“一”、“一个”、“该”的情况下，这包括那个名词的复数，除非另加具体说明。

权利要求书中使用的术语“包括”不应当被解释为限制到此后所列部件，并不排除其它单元或步骤。

所述自适应均衡器或接收器的单元或部件可包括在媒体中编码以用于执行任何种类的信息处理的逻辑。逻辑可包括在盘或其它计算机可读介质中编码的软件和/或在专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它处理器或硬件中编码的指令。

提到接收器能够包含任何种类的接收器，而并不局限于所述的类型，并不局限于任何集成度或者大小或带宽或比特率等。

提到计算机程序或软件能够包含采用在处理硬件上直接或间接可执行的任何语言的任何类型的程序。

提到硬件、处理硬件或电路能够包含在任何程度上集成的任何种类的逻辑或模拟电路，而并不局限于通用处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、分立组件或逻辑等。

在光学系统中，术语“相干”表示光学载波的相干性，而不要与无线系统中表示对所接收信号的相位的了解的相干性混淆。

本文中，术语“同步”和“异步”表示假定或不假定对信道相位的了解的处理。

提到异步检测或异步检测策略预计包含通过确定所解析数据和所均衡信号的乘积以便表示最近相位误差的卷积来检测相位信息而避免估计所接收或所均衡信号的实际相位的任何异步方法。

提到相位跟踪信息预计包含与信道所引入的不希望相变有关的任何信息，例如激光器噪声、滤波器噪声、放大器噪声等。

提到均衡系数预计包含应用于均衡器的所有抽头的至少一组值，其中值能够是实值或复值，并且能够包含多个信道的值。

缩写词

ASE  放大自发发射

a-SG  异步停走

AD    模拟到数字

CMA 恒模算法

FFE   前馈均衡器

GVD 群速度色散

LMS  最小均方

O/E   光电子

OFDM    正交频分复用

PBS   偏振分束器

PD     光电二极管

PMD 偏振模色散

PN     相位噪声

QAM 正交幅度调制

QPSK     正交相移键控

RDE  半径引导均衡器

SCM 子载波复用

SMF  单模光纤

SOP  偏振态

SG    停走。

介绍

通过对实施例的介绍，将说明常规设计的一些问题。除了其它因素之外，光学通信中的相干检测的最近和更新扩散还通过对能够通过利用高阶调制格式来达到的增加谱效率的需要来推动。单载波偏振复用正交相移键控(QPSK)当前是即将到来的100 Gb/s系统的喜爱格式。研究现在针对400 Gb/s或者甚至1 Tb/s系统，其中具有从正交频分复用(OFDM)到子载波复用(SCM)、从新调制格式到例如多级正交幅度调制(QAM)等的传统高阶调制的大量所提出解决方案。可预测地，初步努力针对众所周知的QAM格式的可行性分析，它们要求适当的调制器，对相位噪声和频率偏移更为敏感，并且显然比简单QPSK方案更少能量效率。对于这些方案的任一种，需要均衡，以及在训练输入的提供很难或者不实际的情况下，需要确保用于均衡器抽头的更新的盲策略的收敛。

图1，按照第一实施例的自适应均衡器

为了解决这个问题，本发明的一些实施例涉及将仅在所接收信号的某些条件下实现系数的更新的“停走”(SG)方法的禁止特征与已知异步检测策略方法的特征相结合的二维线性均衡器的抽头系数更新。异步检测利用以往所接收信号样本和所判定符号。与更新的禁止的组合能够在相位噪声和线性减损的情况下改进收敛性质。这特别(但是不仅仅)可适用于光学系统，因为光纤光学器件主要减损是相位噪声和线性减损。它特别(但是不仅仅)可适用于使用相干检测的接收器，因为这提供相位信息并且对相位噪声敏感。

图1示出按照第一实施例的自适应均衡器的主要特征的一部分的示意图。能够设想实现每个特征的各种方式，并且可添加其它特征。示出均衡器120和检测器140。将所接收信号输入到均衡器。把来自均衡器的所均衡信号馈送到检测器140，检测器140产生所解析数据。异步检测部件150使用所均衡信号和所解析数据来产生ADS相位跟踪信息。误差估计器155使用所解析数据和所均衡信号以及ADS相位跟踪信息来产生相位校正误差。禁止信号发生器160使用相位校正误差和所均衡信号来产生用于禁止更新系数的禁止信号。系数发生器130基于所接收信号、相位校正误差和禁止信号来生成已更新系数。

在偏振复用相干光学系统的具体示例中，已知的是，线性均衡能够补偿群速度色散(GVD)和偏振模色散(PMD)。如果盲模式(即，没有训练符号)的判定引导最小均方(LMS)算法的收敛对QPSK不太关注，它对QAM格式则不一样。在文献中，存在用于QAM的若干盲均衡算法。以下描述的本发明的一些实施例能够基于已知的停走算法[参见G.Picchi和G.Prati的“Blink equalization and carrier recovery using a ‘stop-and-go’decision directed algorithm”(IEEE Trans. Commun.，vol.35，第877-887页，1987年9月)]来实现禁止特征。这能够与从Colavolpe等人所知的异步检测策略联合工作，其被证明是补偿传送和接收激光器的相位噪声(PN)的简单有效技术。与在没有ADS的情况下使用停/走相比，相位噪声的影响能够通过新组合更有效地校正，并且因此能够改进朝最小误差的收敛。对于具有显著相位噪声的系统，情况尤其如此。

在一个示例中，略微更详细地描述在不同信道减损存在的情况下使用与具有16正交幅度调制(QAM)格式的信号配合使用的均衡器系数或抽头的盲更新的接收器。

一些附加特征

自适应均衡器的一个附加特征是具有用于生成所解析数据和所均衡信号的乘积的乘法器(220)以及用于对不同时刻所获得的N个乘积求和的加法器(230)的异步检测部件(150)。这是具有比其它方式更大健壮性的跟踪相位的比较有效方式。

另一个这种特征是检测器(140)，检测器(140)设置成使用非相干检测部件所生成的相位跟踪信息来解析数据。这个可选添加能够帮助为检测器提供优于可比较的同步检测技术的对相位噪声的更大健壮性，其中当不存在这种噪声时没有性能降级。

检测器(140)能够包括用于以差分方式对所检测数据进行解码的解码器(200)，假定在传输之前应用差分编码，所解析数据包括经解码的数据。这能够意味着，解码结合在用于均衡的反馈环路中，这能够更有效和更健壮地抗相位噪声。备选地，未解码数据能够用作反馈中的所解析数据。

系数发生器(130)能够具有确定相位校正误差信号和所接收信号的乘积的乘法器，并且设置成按照该乘积与前一组系数之间的差来迭代地确定下一组系数。这是确定系数的特别有效方式，但是能够设想其它添加或备选。

系数发生器能够设置成生成用于实和虚分量的均衡的已更新系数，禁止信号具有用于实分量系数和虚分量系数的独立分量。系数发生器还能够设置成按照禁止信号的独立分量来禁止实分量系数和虚分量系数的任一个或两者的更新。这能够帮助实现自适应的改进收敛，因为发生更新的更少不必要禁止。

误差估计器(155)能够具有确定相位跟踪信息和数据的乘积的乘法器以及确定所均衡信号与该乘积之间的差的减法器，相位校正误差基于该差。这是生成相位校正误差的特别有效方式，但是能够设想其它方式。

禁止信号发生器(160)能够具有通过确定所均衡信号与预定半径误差之间的距离来确定误差阈值的减法器，半径误差具有与所均衡信号相同的符号。禁止信号发生器还能够具有比较器，比较器确定误差阈值是否具有与相位校正误差的符号相同的符号，以及按照比较器的输出来生成禁止信号。这是生成禁止信号的特别有效方式，但是能够添加或代入其它特征。它能够比较简单地来确定，并且仍然与更新是否实际上将改进收敛紧密地对应。

均衡器(120)能够是前馈均衡器，用于通过确定连续复值接收信号和复值均衡器系数的乘积，并且对乘积求和以输出均衡信号，来均衡具有复值输出的所接收信号。均衡器(120)能够设计成以2×2矩阵配置的四个均衡器组件处理两个输入接收信号，以便在偏振复用的情况下输出两个所均衡信号。这是常见类型的均衡器，但是能够设想其它均衡器。

自适应均衡器能够是具有用于接收光信号并且以电形式输出所接收信号的光学前端的接收器(300)的一部分。此自适应均衡特别适合光学系统，因为它能够补偿相位噪声以及在这类光学系统中是显著的其它减损。光学前端能够具有用于分离以不同光偏振所传送的光信号的偏振分束器以及用于将所分离光信号转换为具有实和虚分量的独立电信号的转换器，均衡器设置成提供每个所分离信号的所均衡实和虚分量。这个自适应均衡特别完全适合这类系统，因为均衡器能够帮助对于以不同偏振所传送的信号进行解复用。

相干接收器示例

下一代光学通信系统的相干接收器涉及载波同步问题。零差检测允许简单有效的检测后处理，但是对锁定到光学载波的稳定以及准确的本地振荡器的需求仍然伴随问题。另一方面，如果外差方案不需要光学锁相环(PLL)，则必要的两个频率转换步骤产生更大费用。由于这些原因，所谓的内差(intradyne)方案是一种可能性。在内差接收器中，光学载波与自激本地振荡器之间的频率偏移能够是符号率的显著部分，因而阻止接收器正常工作，在光电子转换之后，AFC能够包含在处理单元中，以便使这类偏移保持在可接受范围之内。电子接收器处理的核心则由能够完全补偿GVD和PMD的上述2-D匹配滤波器来构成。它能够采取自适应2-D微小间隔的前馈均衡器(FFE)的形式来实现。通过将最小均方误差(MMSE)准则用于其系数的自适应，FFE收敛到2-D匹配滤波器。在按照判定引导方式执行FFE系数的调整时发生的任何模糊性能够通过Colavolpe等人所述的2-D差分编码规则来解决。相干光学系统的一个主要问题、即对于由传送和接收激光器所引入的相位噪声的接收器灵敏度通过将异步检测策略和基于异步ADS的滤波器调整算法用于FFE抽头来解决，下面更详细描述。

示例系统描述

下文中，粗体和大写字母粗体分别表示向量和矩阵，                                               

表示转置，

表示复共轭，以及

表示转置共轭。

如Colavolpe等人所述，在这个示例系统中，采用偏振复用。为此，属于M元复字母表的K-1个复符号的两个独立序列

(其中i=1,2)经过独立差分编码，因而生成属于相同字母表的各K个复符号的两个序列

(其中i=1,2)。为了简明起见，我们将使用标记

不失一般性，所述的这些示例使用对其采用标准差分编码规则的传统相移键控(PSK)信号以及对其采用已知象限差分编码的平方正交幅度调制(QAM)。但是，相似派生也能够应用于其它字母表，例如幅度和相移键控(APSK)调制，其信号星座由PSK点的更多同心环组成。

在线性调制之后，在SMF的两个正交偏振态(SOP)上开始这两个符号流。所传送信号分量的低通等效体能够表示为

其中，T是符号间隔，p(t)是所传送脉冲，以及

具有由I表示的2×2单位矩阵。不失一般性，假定

，其中

是克罗内克符号(kronecker delta)，并且表示卷积，以及假定所传送脉冲在其对应匹配滤波器之后满足没有符号间干扰(ISI)的条件。这确保在背靠背(b2b)情况下，最佳检测器是逐个符号检测器。因此，

H(t)表示代表SMF的2-D脉冲响应的2×2琼斯矩阵，考虑GVD和PMD以及因传送和接收激光器的相位不确定性引起的可能持续未知相移。其分素(entrywise)傅立叶变换是与GVD的量和PMD的量或模型(1阶、2阶或更高附)无关的酉矩阵。因此

具有由

所表示的狄拉克δ函数。

所传送信号还在接收器端之前遭遇光学放大。放大自发发射(ASE)噪声的低通等效体能够建模为各具有等于N₀的双边功率谱密度(PSD)的一对无关复噪声分量，从而考虑两个正交SOP上的噪声分量。接收器能够被看作由模拟部分、专用于信号解调和从光域到电域的转换的光电子(O/E)前端以及专用于电子处理的数字部分。在初步光学滤波之后，两个正交SOP通过偏振分束器(PBS)来分离。它们则以2×4 90度混合与本地振荡器激光器(LO)的光场单独结合，并且采用两个平移光电检测器来检测。这样，两个所接收信号（每个SOP一个）转换为电域，实际上执行频率转换。假定入局信号与LO激光器之间的频率偏移为最多等于符号率。这在接收器使自激LO激光器能够在没有复杂光学PLL的附加费用和复杂化的情况下被使用，因而向电子处理部分指派精细频率恢复的任务。换言之，实现内差方案。因此，所接收信号能够表示为

其中，是入局信号与本地振荡器之间的上述频率偏移，Q(t)是由

所给出的2×2矩阵，以及

收集上述正交SOP上的噪声信号分量。假定ASE噪声对于热和散粒噪声(shot noise)是主导的。

不失一般性，进一步处理完全是数字的，但是能够设计等效模拟处理。为此，从所接收信号r(t)提取充分统计的可能方式是通过以尼奎斯特速率进行取样。下文中，假定从信号提取每个符号间隔

个样本，也就是说，取样间隔为

。样本的这个数量取决于所接收的有用信号的带宽和F的值。假定光学滤波器和电滤波器对有用信号没有影响，使得噪声样本是具有平均值零和方差

的独立同分布的复高斯随机变量。在离散时刻

(k=0, 1…, K-1，n=0, 1,, … η-1)的r(t)的样本将表示为。

然后，通过电AFC环路来执行精细频率恢复，电AFC环路执行闭环频率估计和补偿，假定既没有数据也没有时钟信息是可用的。在其输出的样本将表示为

。

信号处理

信号样本则由自适应二维前馈均衡器(FFE)来处理。仅在这一小节中，简化标记用于便于了解实施例的特征。通过使用可表示按照上述系统模型的样本时间或者样本时间的分数的共同索引k来简化。所接收信号表示为

能够采取在时刻kT_c收集二维复信号样本的列向量的形式，各SOP一个。所均衡信号表示为

采取表示在时刻kT所获得的样本的输出样本的形式(为了方便起见而忽略y的取样率可与x的不同)，将其馈送给检测器，例如Colavolpe等人所述的异步逐个符号检测算法。

如上所述，幅度/相位调制格式、具体来说例如16-QAM能够伴随用于均衡器系数的自适应的算法的不确定收敛。因此，提出修改停走算法，因为利用用于检测和均衡器抽头更新的Colavolpe等人的异步检测策略的存在。这个新组合将称作异步停走(a-SG)，并且对应相位校正误差信号为

其中

表示哈达玛(hadamard)积，以及

其是向量，它能够对每个偏振能够具有如下分量：

这是能够如何确定相位跟踪信息(ADS项)的示例。

图2，异步检测策略ADS

图2示出与这个等式对应的异步检测器150的示例的示意图。乘法器220提供所解析数据d和所均衡信号y的对应样本的乘积。将该乘积馈送到一系列延迟单元210，提供延迟单元210以便使涵盖给定时间的N个乘积的序列能够由加法器230相加。这个部分输出作为复值g流的ADS相位跟踪信息。

在Colavolpe和Raheli的“Noncoherent Sequence Detection”(IEEE transactions on Communications，Vol 47 No 9，1999年9月，具体是关于应用示例的第V小节，第1381页)中提出ADS的示例实现的更详细分析。这以ADS项的计算的描述来示出对于以差分方式编码QAM的应用。其实现的其它方式也是已知的，一些方式在Colavolpe等人中引用。

图3，误差估计器

图3示出与等式

对应的误差估计器的示例的示意图。提供乘法器340以用于确定ADS相位跟踪信息g和所解析数据d的乘积。将该乘积馈送到减法器350，减法器350从所均衡信号y中减去该乘积，以便输出再次作为复值流的相位校正误差e。

图4、5，系数发生器

图4示出系数发生器130的示例的示意图。系数自适应值由乘法器310来生成，乘法器310得到所接收信号x和相位校正误差e的乘积。这个自适应值由减法器320从系数的前一个值中减去，并且存储在系数存储器330中。如果相位校正误差确定为不是充分准确的，则禁止信号能够用于影响更新，以便降低更新的影响。这个禁止信号能够按照多种不同方式用于例如停止乘法器，或者将乘法器的输出降低某个因子，或者停止减法器或者按照另外某种方式来降低自适应的影响，例如通过减小所减去的量，或者通过与以往系数求平均来增加以往系数的影响。

在离散时间k的二维均衡器系数在这个示例中由复2×2矩阵

来表示，其中涉及均衡器长度。

图5示出系数发生器的实现的另一个示例的示意图。如同上述已知SG算法中一样，系数更新通过采取两个标志

的形式的禁止信号来修改。

按照如下等式来生成两组已更新系数，一组用于实部，而另一组用于虚部。

其中，α是步长，以及

表示实和虚分量。

图5中，这个等式通过一系列逻辑运算来实现。通过使禁止信号对两种偏振信道的系数的实部和虚部单独起作用，变得有可能禁止分量的任一个或两者的更新。这又意味着，在一些情况下，能够存在分量之一(即实部或虚部)的更新，同时禁止另一个的更新。这能够意味着，存在较少禁止以及因此存在比原本更好的收敛。

图5中，加法器313通过将乘法器316和318的输出相加，来组合实部的系数的等式的两项。乘法器316得到所接收信号x的实部和相位校正误差e的实部的乘积。这个乘法器是根据表示禁止信号的实部的标志可操作的。乘法器318得到所接收信号x的虚部和相位校正误差e的虚部的乘积。这个乘法器是根据表示禁止信号的虚部的标志可操作的。加法器313的输出从实部的前一个系数组中被减去，并且馈送到系数存储器336供作为已更新系数来输出。

减法器314通过从乘法器319的输出中减去乘法器317的输出，来组合虚部的系数的等式的两项。乘法器317得到所接收信号x的虚部和相位校正误差e的实部的乘积。这个乘法器是根据表示禁止信号的实部的标志可操作的。乘法器319得到所接收信号x的实部和相位校正误差e的虚部的乘积。这个乘法器是根据表示禁止信号的虚部的标志可操作的。减法器314的输出由加法器322相加到虚部的前一个系数组，并且馈送到系数存储器337供作为虚部的已更新系数来输出。

图6，禁止信号发生器

采取两个标志的形式的禁止信号的生成能够如下所述。

仅在下列情况下标志

才设置成等于1(否则等于0)

其中

其中β_k的值适当地选择成（可选是时变的）适合如Picchi等人更详细描述的特定实现。

图6示出按照这类等式的禁止信号发生器的实现的示意图。提供符号比较器360，以便比较误差阈值与相位校正误差的符号。误差阈值由减法器370来提供，减法器370从所均衡信号y中减去误差半径β_k，其中误差半径β_k的符号按照所均衡信号y的符号来调整。

所述实施例能够帮助以比现有解决方案降低的复杂度来实现特别是按照光学相干高阶调制格式的均衡器抽头系数更新的简单有效实现，包括正交差分编码数据的解码。异步检测策略与停走算法的组合能够帮助确保在因光纤线性减损引起的高符号间干扰以及强相位噪声和频率偏移的存在的情况下的均衡器的快速收敛。

图7、图8，接收器实施例

图7示出基于图1的实施例的、具有多个附加特征的一个备选实施例。自适应均衡器是具有光学前端110以及如下所述所实现的检测器的光学接收器的一部分。判定部件143之后接着解码器147。在这种情况下，解码取决于在传输侧进行哪一种编码。解码处于反馈环路之内。可选地，判定部件接收以给定分辨率来表示相位和幅度信息的信号，并且确定复平面的网格上的多个点的哪一个是最接近或者最可能的。这能够通过按照惯例的多种方式来实现。判定例如能够涉及确定最小欧几里德距离。

图8示出光学接收器的示例的系统视图。所接收信号经由光学滤波器500馈送给分束器和光-电转换器520。本地振荡器510还向转换器520馈送光信号。这个转换器输出与通过不同光信道（例如不同波长或偏振）所传送的信号对应的两个信号。自动频率控制器AFC 530调整频率以补偿失真，并且将输出馈入信道A和B，信道A和B各包括频域前馈均衡FD-FEE 540、550，之后接着时域FEE 560，之后接着判定部件570、580。时域FEE是自适应的，其中具有能够按照如上所述的各种方式来实现的系数更新部件585。频域FEE通常具有傅立叶变换以将信号转换为频域，这有利于更易于补偿一些减损。

图9，分束器和转换器

图9示出分束器和转换器520的示例实现的示意图。将所接收光信号馈送到第一PBS 610，将本地振荡器光信号馈送给第二PBS 615。每个PBS输出不同偏振态的两个波束。将一个偏振态的两个波束馈送到第一混合620，而将另一偏振态的两个波束馈送到第二混合625。混合各输出与相位和正交分量对应的光信号。第一对光电二极管PD 630将第一偏振信道A的实和虚信号转换为电信号，电信号则由AD装置640从模块转换到数字格式。第二对光电二极管PD 630将第二偏振信道B的实和虚信号转换为电信号，电信号则由第二AD装置645从模块转换到数字格式。

图10，FFE

现在将论述通过自适应2-D微小间隔FFE的均衡器的示例实现。假定AFC块完全补偿频率偏移，样本能够表示为

已经假定具有L个样本的长度，并且。频率补偿之后的样本

在统计上相当于电滤波器之后的噪声的样本。因此，

的两个分量

和

是各具有平均值零和方差的独立同分布复高斯随机变量，即，

如果离散2-D信号采用具有脉冲响应

的2-D滤波器来滤波，

。这个微小间隔FFE的输出为

现在假定

为已知，由于从等式(3)和(4)

所以充分的是选择

和

，使得在符号时间的FFE输出将为

其中

在统计上相当于，因为FFE信道脉冲响应满足等式(16)并且因此它没有对噪声着色。这是显然的，因为PMD和GVD只是相位失真。因此，对于各符号流，逐个符号检测器基于策略

并且之后接着差分解码足以得到关于所传送符号的判定。这并一意外，因为它实现2-D匹配滤波器，并且离散时间信道脉冲响应

满足没有ISI的条件。还能够说，通过在b2b情况下采用匹配

的滤波器来对

的两个分量的每个进行滤波，我们将得到在统计上相当于

的输出。注意，这个FFE还执行对于可能由传送和接收激光器所引入的持续相移的补偿，这隐含对信道脉冲响应的了解。因此，显式相位估计不是必要的，至少在相位噪声不存在时(即，假定传送和接收激光器仅引入持续相移)。FFE结构在图10中示出，其中

表示

的

条目。

图10示出供用于接收两个信道1和2(或者A和B)的接收器的一个实施例中使用的均衡器120的示例实现的示意图。把从偏振信道1所接收的复值的第一流x1馈送到一系列延迟单元Tc。将第二流x2提供给另一系列延迟单元Tc。对于各时间步，提供四个乘法器以用于生成所接收信号的部分与系数的对应特定部分的乘积。各时间步的系数包括四个复值。C_1,1和C_1,2用于生成第一信道的所均衡信号y1。C_2,1和C_2,2用于生成第二信道的所均衡信号y2。乘法器701用于生成C_1,1和x1的乘积。乘法器705用于生成C_1,2和x2的乘积。由加法器700将这些乘积连同乘法器702、703、704、706、707和708所提供的其它时间步的类似乘积进行求和，以便提供所均衡信号y1。

为了提供所均衡信号y2，乘法器711用于生成C_2,1和x1的乘积。乘法器715用于生成C_2,2和x2的乘积。由加法器710将这些乘积连同乘法器712、713、714、716、717和718所提供的其它时间步的类似乘积进行求和，以便提供所均衡信号y2。

图11，两个信道的自适应均衡器

图11示出与图1相似的自适应均衡器的示意图，示出一些部件如何经过复制而其它部件经过修改以供与两个信道A和B配合使用。检测器分为检测器用于信道A的A 141和用于信道B的检测器B。这个划分还对其它部件来执行，因此存在异步检测器A 152和异步检测器153。这些部件分别为误差估计器A 157和误差估计器B 158进行馈送。这些部件分别为禁止信号发生器A 162和禁止信号发生器B 163进行馈送。系数发生器131没有分为独立信道，使得一个信道的系数受到两个信道的误差和所接收信号影响。另外，没有划分均衡器，使得如图10所示，例如，一个信道的均衡受到另一信道的系数和所接收信号影响。

图12，适配系数的方法

图12示出按照一个实施例的用于适配系数的方法步骤的视图。在步骤910，相位跟踪信息基于所解析数据和所均衡信号来生成。在步骤920，相位校正误差基于所均衡信号、相位跟踪信息和所解析数据来估计。在步骤930，基于相位校正误差和所均衡信号来生成表示相位校正误差信号是准确的可能性的禁止信号。然后在步骤940除非被禁止信号所禁止，否则基于相位校正误差信号来适配均衡器系数。例如，这些步骤能够作为通过一个或多个信道接收信号的操作的一部分来执行。

图13，信号处理器实现

图13示出自适应均衡器的另一个实施例的示意图。在这个形式中，图1所示的各种功能和连接由具有用于程序和数据的板载或外部存储器695的信号处理器690来实现。图1所示功能的每个功能能够采取软件模块的形式来实现。ADS模块650生成相位跟踪信息。误差估计模块660设置成耦合到禁止模块670。系数适配模块680生成所适配系数供均衡器模块655使用。这个部件为检测器模块665进行馈送。模块全部能够设置成如以上参照图1至图12所述进行操作。

异步检测策略

如Colavolpe等人所述，作为相干光学系统中的主要问题之一的抗相位噪声的接收器健壮性能够通过逐个符号异步检测策略进一步增加。具体来说，能够采用异步策略，这当相位噪声不存在时不会引起相对同步检测策略的性能降级。按照它们，符号

(i=1,2)检测为

其中

(18)

或者在一种备选情况下，如果递归地计算为

等式(20)中的整数参数N以及等式(21)中的实参数(半径误差)

是能够对于即将到来的相位噪声来优化的设计参数。接收器健壮性能够通过使用线性预测并且仍然按照逐个符号方式进行工作来进一步增加。在这种情况下，预测系数是基于对即将到来的相位噪声的了解来先验地计算。能够设想其它备选方案。

当采用异步检测策略时，更便于使用如下滤波器调整规则(暂时忽略上述禁止信号)

其中，，以及

表示哈达玛积(分素积或Schur积)。这个更新规则是对两个偏振情况的已知更新规则的扩展，并且收敛到规则的相同最小数，但是在相位噪声存在的情况下更加健壮。异步检测策略和异步滤波器调整的采用还具有便利的副作用。实际上，在这种情况下，FFE必须仅跟踪因信道引起的变化，而无需考虑因相位噪声引起的变化。这允许FFE抽头的更不严格的调整。

又如Colavolpe等人所述，所述逐个符号异步检测策略和更新规则能够等效地表示为信息符号的函数。在权利要求书之内能够设想其它变更和实施例。

Claims (15)

1. 一种用于均衡所接收信号的自适应均衡器，所述自适应均衡器具有：

均衡器，耦合成按照均衡系数来均衡所述所接收信号，以便提供具有所述所接收信号的幅度和相位的表示的所均衡信号，

检测器，用于解析来自所述所均衡信号的数据，

异步检测部件，用于基于所解析数据和所述所均衡信号来生成相位跟踪信息，

误差估计器，用于基于所述所均衡信号、所述相位跟踪信息和所述数据来估计相位校正误差，

禁止信号发生器，用于生成禁止信号以禁止所述均衡系数的更新，所述禁止信号表示所述相位校正误差是准确的可能性，按照所述相位校正误差以及按照所述所均衡信号来确定所述禁止信号，以及

系数发生器，用于基于所述所接收信号以及基于所述相位校正误差来适配所述均衡器的所述均衡系数，并且设置成按照所述禁止信号来禁止所述适配。

2. 如权利要求1所述的自适应均衡器，所述异步检测部件具有用于生成所述所解析数据和所述所均衡信号的乘积的乘法器以及用于确定在以往时刻所获得的所述乘积的加权组合的加法器。

3. 如权利要求1或2所述的自适应均衡器，所述检测器设置成使用非相干检测部件所生成的所述相位跟踪信息来解析所述数据。

4. 如以上权利要求中的任一项所述的自适应均衡器，所述检测器包括用于以差分方式对所检测数据进行解码的解码器，所述所解析数据包括经解码数据。

5. 如以上权利要求中的任一项所述的自适应均衡器，所述系数发生器具有确定所述相位校正误差信号和所述所接收信号的乘积的乘法器，并且设置成按照所述乘积与前一组系数之间的差来迭代地确定下一组系数。

6. 如以上权利要求中的任一项所述的自适应均衡器，所述系数发生器设置成生成实和虚分量的均衡的已更新系数，所述禁止信号具有用于所述实分量系数和所述虚分量系数的独立分量，所述系数发生器设置成按照所述禁止信号的独立分量来禁止更新所述实分量系数和虚分量系数的任一个或两者。

7. 如以上权利要求中的任一项所述的自适应均衡器，所述误差估计器具有确定所述相位跟踪信息和所述数据的乘积的乘法器以及确定所述所均衡信号与所述乘积之间的差的减法器，所述相位校正误差基于所述差。

8. 如以上权利要求中的任一项所述的自适应均衡器，所述禁止信号发生器具有通过确定所述所均衡信号与预定半径误差之间的距离来确定误差阈值的减法器，所述半径误差具有与所述所均衡信号相同的符号，并且所述禁止信号发生器还具有确定所述误差阈值是否具有与所述相位校正误差的符号相同的符号的比较器，以及按照所述比较器的输出来生成所述禁止信号。

9. 如以上权利要求中的任一项所述的自适应均衡器，所述均衡器是前馈均衡器，用于通过确定所述所接收信号的连续复值和复值系数的乘积并且对所述乘积进行求和以输出所述所均衡信号来输出复值。

10. 一种具有用于接收光信号并且输出电形式的所接收信号的光学前端的接收器，所述接收器还具有如以上权利要求中的任一项所述的用于均衡所述所接收信号的自适应均衡器。

11. 如权利要求10所述的接收器，所述光学前端具有用于分离以不同光偏振所传送的光信号的偏振分束器以及用于将所分离光信号转换为具有实和虚分量的独立电信号的转换器，所述均衡器设置成提供所述所分离信号的每个信号的所均衡实和虚分量。

12. 一种生成自适应均衡器的已更新系数的方法，所述自适应均衡器具有用于输出所均衡信号的均衡器以及用于解析来自所述所均衡信号的数据的检测器，所述方法具有下列步骤：

基于所述所解析数据和所述所均衡信号使用异步检测来生成相位跟踪信息，

基于所述所均衡信号、所述相位跟踪信息和所述所解析数据来估计相位校正误差，

生成禁止信号以禁止所述均衡系数的更新，所述禁止信号表示所述相位校正误差是准确的可能性，按照所述相位校正误差以及按照所述所均衡信号来确定所述禁止信号，以及

基于所述所接收信号以及基于所述相位校正误差来适配所述均衡器的所述均衡系数，并且按照所述禁止信号来禁止所述适配。

13. 如权利要求12所述的方法，具有下列步骤：生成所述所解析数据和所述所均衡信号的乘积；以及确定在以往时刻所获得的所述乘积的加权组合。

14. 如权利要求12或13所述的方法，具有使用由所述异步检测部件所生成的所述相位跟踪信息来解析所述数据的步骤。

15. 一种在计算机可读介质上的程序，在由所述计算机来运行时使所述计算机执行如权利要求12至14中的任一项所述的方法。

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