CN104081737A - 用于相干光接收器中的偏振解复用的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于相干光接收器(202)中的偏振解复用的系统和方法。解复用使用改进恒模算法(CMA)(232)来实现，其中滤波器系数作为耦合系数的函数来确定，以避免CMA输出的收敛。

Description

用于相干光接收器中的偏振解复用的系统和方法
本申请涉及信息的光传输，以及更具体来说，涉及用于相干光接收器中的偏振解复用（polarization de-multiplexing）的系统和方法。
在波分复用(WDM)光通信系统中，采用数据分别调制多个不同的光载波波长，以产生调制光信号。调制光信号组合为聚合信号，并且通过光传输通路传送给接收器。接收器对数据进行检测和解调。
光通信系统中使用的一种数据调制方案是相移键控(PSK)。在PSK调制方案中，调制光载波的相位使得光载波的相位或相位转换（phase transition）表示对一个或更多位进行编码的符号。多种PSK方案是众所周知的。例如，在二进制相移键控(BPSK)调制方案中，两个相位可用来表示每个符号的1位。在正交相移键控(QPSK)调制方案中，四个相位可用来对每个符号的2位进行编码。其它相移键控格式包括差分相移键控(DPSK)格式以及相移键控和差分相移键控格式的变化、例如归零DPSK(RZ-DPSK)。
偏振复用(POLMUX)可采用PSK调制格式来实现，以使格式的谱效率翻倍。在POLMUX格式中，例如使用PSK调制格式、采用数据来分别调制光载波的偏振的两个相对正交状态，并且然后相结合以供传输。例如，在POLMUX-QPSK信号中，使用QPSK调制格式、采用不同数据流来调制同一光载波的正交偏振。
在调制信号通过传输通路的传输期间，通路中的非线性可将诸如色散(CD)、偏振模式色散(PMD)和偏振相关损失(PDL)之类的传输减损引入信号中。一般来说，色散是不同波长经过传输通路的传播中的差分延迟，以及偏振模式色散是不同偏振经过传输通路的传播中的差分延迟。偏振相关损失是经过光路的不同偏振的差分衰减。
在接收器，采用偏振分集（polarization diversity）的相干检测可用来检测POLMUX-PSK调制光信号。在相干接收器中，来自传输通路的入局信号具有任意偏振状态(SOP)，采用偏振分束器(PBS)将其分成线性x和y偏振分量，分量的每个与线偏振本地振荡器(LO)相混合，以测量x和y分量的复振幅。但是，在POLMUX系统中，偏振分集相干接收器的输出的每个包括其上调制数据的两个偏振，即，接收器的电输出仍然是偏振复用的。
数字信号处理(DSP)可应用于相干接收器的输出，以便对POLMUX信号进行解复用，补偿诸如PMD、PDL和其它残余减损之类的传输减损，并且对数据进行解调。已知的是使用2×2矩阵和恒模算法(constant modulus algorithm ：CMA)来执行DSP中的偏振解复用。一般来说，CMA将信号具有恒模(即，PSK信号的幅度)的假设用来使用对CMA的输入和来自CMA的输出的反馈来对信号的数字化版本进行滤波，以便提供表示在所传送信号的相应数据调制偏振的每个上调制的数据的输出。
在这种应用中使用CMA的一个已知缺点在于，CMA的输出可共同收敛，即使对CMA的输入是不同的。这种收敛有时称作“奇异性问题”。例如在Kikuchi的“Performance Analysis of Polarization Demultiplexing Based on Constant-Modulus Algorithm in Digital Coherent Receivers”(Optics Express,出版，vol. 19，No. 10，第9868-9880页，2011年5月9日)中论述CMA收敛的论述，其指示通过在CMA中应用酉限制（unitary constraint）来避免收敛。然而，在CMA中应用酉限制引起性能损失，特别是对于存在PDL和高阶PDM的情况。
现在将作为举例、参照附图来描述本发明，附图包括：
图1是符合本公开的系统的一个示范实施例的框图。
图2是符合本公开的接收器的一个示范实施例的框图。
图3是图2所示Hxx子均衡器的一示范实施例的框图。
图4是图2所示Hxy子均衡器的一示范实施例的框图。
图5是图2所示Hyx子均衡器的一示范实施例的框图。
图6是图2所示Hyy子均衡器的一示范实施例的框图。
图7是耦合系数对Q性能的曲线，示出符合本公开的系统和方法的性能，其中传输线赋予PMD和PDL。
图8是耦合系数对Q性能的曲线，示出符合本公开的系统和方法的性能，其中传输线赋予24ps差分群延迟(DGD)和250 ps2的二阶PMD(SOPMD)。
图9是耦合系数对Q性能的曲线，示出符合本公开的系统和方法的性能，其中系统配置有背靠背传输中的200%谱效率。
图10是归一化CMA矩阵行列式值对数据样本(帧)的曲线，示出符合本公开的耦合系数的调整。
图11是示出符合本公开的方法的一个示例的流程图。
一般来说，符合本公开的系统实现具有用于计算子均衡器滤波器系数（sub-equalizer filter coefficient）的附加耦合系数的改进恒模算法。耦合系数可响应CMA矩阵行列式的值而动态调整。改进CMA避免收敛或“奇异性问题”，同时呈现较强性能，特别是在耦合系数较弱、例如大约10-2或更小时。
图1是符合本公开的WDM传输系统100的一个示范实施例的简化框图。传输系统用于通过光信息通路102将多个光信道从发射终端104传送到一个或更多远程定位的接收终端106。示范系统100可以是长距离水下系统，其配置用于将信道从发射器传送到距离5000 km或更大的接收器。虽然示范实施例在光系统的上下文中描述并且结合长距离WDM光系统是有用的，但是本文所述的广义概念可在传送和接收其它类型的信号的其它通信系统中实现。
本领域的技术人员将会知道，为了便于说明，系统100示为极简化的点对点系统。例如，发射终端104和接收终端106当然均可配置为收发器，由此各可配置成执行发射和接收功能。但是为了便于说明，本文中仅针对发射或接收功能来示出和描述终端。要理解，符合本公开的系统和方法可结合到大量网络组件和配置中。本文的所示示范实施例仅作为说明而不是限制来提供。
在所示示范实施例中，多个发射器TX1、TX2……TXN的每个在关联输入端口108-1、108-2……108-N接收数据信号，并且在关联波长λ1、λ2……λN传送数据信号。发射器TX1、TX2……TXN的一个或更多可配置成通过使用PSK调制格式、例如POLMUX-QPSK，在关联波长上调制数据。为了便于说明，发射器当然以极简化形式示出。本领域的技术人员将会知道，各发射器可包括配置用于在其关联波长传送具有预期幅度和调制的数据信号的电和光组件。
所传送波长或信道分别在多个通路110-1、110-2……110-N上携带。数据信道由复用器或组合器112组合为光路102上的聚合信号。光信息通路102可包括光纤波导、光放大器、光滤波器、色散补偿模块以及其它有源和无源组件。
聚合信号可在一个或更多远程接收终端106接收。解复用器114将在波长λ1、λ2……λN的传送信道分离到与关联接收器RX1、RX2……RXN耦合的关联通路116-1、116-2……116-N上。接收器RX1、RX2……RXN的一个或更多可配置成对传送信号进行解调，并且在关联输出通路118-1、118-2、118-3、118-N上提供关联输出数据信号。
图2是符合本公开的一个示范接收器200的简化框图。所示示范实施例200包括：偏振分集相干接收器配置202，用于在通路116-N上接收输入信号；以及数字信号处理(DSP)电路204，用于处理相干接收器的输出，以便在通路118-N上提供输出数据信号。数据按照POLMUX-PSK调制格式、例如POLMUX-QPSK在光输入信号的载波波长λN上调制。相干接收器202将所接收的光输入信号转换为一个或更多数字信号，其作为输入耦合到DSP电路204。DSP电路对来自数字信号的数据进行解调，以便在通路118-N上提供表示在载波波长λN上调制的数据的输出数据流。
相干接收器202可采取多种配置。在所示示范实施例中，接收器包括偏振分束器(PBS)206、第一和第二90°光混合器208和210、本地振荡器(LO)212、平衡检波器214、216、218和220以及模数(A/D)转换器222、224、226和228。相干光信号接收器中的这些组件的操作简述如下。一般来说，输入光信号的正交x和y偏振由PBS 206来分为分别的通路。各偏振耦合到关联90°光混合器208、210。每个光混合器在复域空间中将其输入信号与LO振荡器信号的四个四边形态（quadrilateral state）相混合。每个光混合器然后将四个混合信号传送给两对平衡检波器214、216、219、220。平衡检波器的输出由A/D转换器222、224、226、228转换成数字信号。A/D转换器222和224的输出可分别指定为x偏振的I和Q输出，以及A/D转换器226和228的输出可分别指定为y偏振的I和Q输出。
A/D转换器的数字输出作为输入耦合到DSP电路204。一般来说，DSP涉及使用配置用于例如直接地和/或在软件指令的控制下执行特定指令序列的一个或更多应用特定集成电路(ASIC)和/或专用处理器来处理信号。在所示示范实施例中，DSP电路204示为包括色散补偿功能230、CMA均衡器功能232以及解调和前向纠错(FEC)功能234。这些功能可使用硬件、软件和/或固件的任何组合、按照多种配置来实现。虽然单独示出功能，但是要理解，功能的任一个或更多可在单个集成电路或处理器或者在集成电路和/或处理器的组合中执行。另外，实现DSP功能的集成电路和/或处理器可完全或部分在所示功能之间共享。
色散补偿功能230接收A/D转换器222、224、226、228的输出。按照已知方式，色散功能230可补偿对输入信号所赋予的色散的影响。色散功能230可实现为例如两个不同的有限脉冲响应(FIR)滤波器，其中之一使用A/D转换器222和224的输出来执行对x偏振的补偿，以及其中另一个使用A/D转换器226和28对y偏振执行补偿。色散补偿功能提供用于x偏振(图2中的x)的单个输出以及y偏振(图2中的y)的单个输出，如所示。这些输出作为输入提供给CMA均衡器功能232。
如将更详细论述，CMA均衡器功能232从色散补偿功能230接收补偿输出x和y，并且采用符合本公开的耦合系数。CMA功能232补偿PDL和PMD，并且对x和y输出进行偏振解复用，以提供分别的输出u和v。输出u对应于其上在发射器调制数据的第一偏振，以及输出v对应于其上在发射器调制数据、与第一偏振正交的第二偏振。这些输出提供给数据解调和前向纠错功能234作为输入。
数据解调和前向纠错功能234可包括用于对来自输出u和v的PSK调制数据进行解调的一个或更多已知功能。一般来说，由于PSK调制信号中的数据按照光载波信号的相位来编码，所以基于DSP的接收器中的PSK调制信号的解调可涉及估计和跟踪载波相位。因此，数据解调和前向纠错功能234可包括例如本地振荡器(LO)频率偏移补偿功能、载波相位估计(CPE)功能、位判定功能和前向纠错功能，其每个可采取已知配置。LO频率偏移补偿功能可配置成跟踪和补偿接收信号与LO信号之间的频率偏移。CPE功能可配置成估计和跟踪光载波信号的相位以用于执行解调。来自CPE功能的载波相位估计可耦合到位判定功能，其确定由各偏振的调制信号中的载波相位所表示的数据或位值。已知前向纠错功能可应用于位判定功能的输出，以改善误码率。因此，数据解调和前向纠错功能234的输出可表示在载波波长λN的两种偏振上所调制的数据，并且可耦合于通路118-N上的输出。
如所示，CMA均衡器功能232包括子均衡器236、238、240、242。在所示实施例中，子均衡器236和240各接收作为输入的、色散补偿230功能的x输出，其对应于x偏振。子均衡器238和242各接收作为输入的、色散补偿功能230的y输出，其对应于y偏振。子均衡器236、238、240和242分别具有传递功能Hxx、Hxy、Hyx和Hyy。如所示，对任何符号k的CMA均衡器功能232的输出u和v作为下式来提供：
图3是示出具有传递功能Hxx的子均衡器236的一个实施例的框图。如所示，子均衡器236是抽头延迟均衡器，其中M是抽头数量。子均衡器包括：延迟302，其中包括延迟302-1、302-2……302-M；乘法器304，其中包括乘法器304-1、304-2、304-3……304-M；以及加法器306。对子均衡器236的输入信号是与x偏振对应的、来自色散补偿功能230的输出。乘法器304-1、304-2、304-3……304-M的每个从存储器(未示出)接收相应滤波器系数hxx(n) (n=1至M)，并且将滤波器系数与从输入信号或者延迟中的关联延迟所接收的值相乘，如所示。所产生的抽头权重乘积由加法器306来相加，以及结果作为子均衡器236的输出来提供。输出随着hxx(n)的值被更新而连续提供，如下面将描述。
图4是示出具有传递功能Hxy的子均衡器238的一个实施例的框图。如所示，子均衡器238是抽头延迟均衡器，其中M是抽头数量。子均衡器包括：延迟402，其中包括延迟402-1、402-2……402-M；乘法器404，其中包括乘法器404-1、404-2、404-3……404-M；以及加法器406。对子均衡器238的输入信号是与y偏振对应的、来自色散补偿功能230的输出。乘法器404-1、404-2、404-3……404-M的每个从存储器(未示出)接收相应滤波器系数hxy(n) (n=1至M)，并且将滤波器系数与从输入信号或者延迟中的关联延迟所接收的值相乘，如所示。所产生的抽头权重乘积由加法器406来相加，以及结果作为子均衡器238的输出来提供。输出随着hxy(n)的值被更新而连续提供，如下面将描述。
图5是示出具有传递功能Hyx的子均衡器240的一个实施例的框图。如所示，子均衡器240是抽头延迟均衡器，其中M是抽头数量。子均衡器包括：延迟502，其中包括延迟502-1、502-2……502-M；乘法器504，其中包括乘法器504-1、504-2、504-3……504-M；以及加法器506。对子均衡器240的输入信号是与x偏振对应的、来自色散补偿功能230的输出。乘法器504-1、504-2、504-3……504-M的每个从存储器(未示出)接收相应滤波器系数hyx(n) (n=1至M)，并且将滤波器系数与从输入信号或者延迟中的关联延迟所接收的值相乘，如所示。所产生的抽头权重乘积由加法器506来相加，以及结果作为子均衡器240的输出来提供。输出随着hyx(n)的值被更新而连续提供，如下面将描述。
图6是示出具有传递功能Hyy的子均衡器242的一个实施例的框图。如所示，子均衡器242是抽头延迟均衡器，其中M是抽头数量。子均衡器包括：延迟602，其中包括延迟602-1、602-2……602-M；乘法器604，其中包括乘法器604-1、604-2、604-3……604-M；以及加法器606。对子均衡器242的输入信号是与y偏振对应的、来自色散补偿功能230的输出。乘法器604-1、604-2、604-3……604-M的每个从存储器(未示出)接收相应滤波器系数hyy(n) (n=1至M)，并且将滤波器系数与从输入信号或者延迟中的关联延迟所接收的值相乘，如所示。所产生的抽头权重乘积由加法器606来相加，以及结果作为子均衡器242的输出来提供。输出随着hyy(n)的值被更新而连续提供，如下面将描述。
符合本公开，要避免CMA的收敛，子均衡器236、238、240和242的滤波器系数使用结合耦合系数的改进CMA来更新。虽然该系统可配置成每个系数更新周期提供一个输入信号样本以使得对系数的更新对各输入信号样本发生，但是任何数量的输入信号样本可结合到系数更新周期中。一般来说，在符合本公开的系统中，子均衡器之一的滤波器系数可计算为第一分量和第二分量之和。第一分量可使用前一滤波器系数以及子均衡器的更新梯度（update gradient）来计算，并且可通过耦合系数的函数来改进。第二分量可使用滤波器系数以及另一个子均衡器的更新梯度来计算，并且可通过耦合系数的函数来改进。在一个实施例中，例如，耦合系数可计算为：
对于n=1,2……M
其中，M是子均衡器中的抽头/乘法器的数量，k是当前更新周期，k+1是下一个更新周期，μ是耦合系数，上标*表示复共轭。更新梯度∆hxx、∆hyy、∆hxy、∆hyx可计算为：
其中，ε是步长、例如10-3。
只要耦合系数μ大于零，则可避免使用符合本公开的耦合系数的CMA的收敛。一般来说，耦合系数μ的值应当在0与1之间。但是，已经发现，采用极弱耦合系数μ以使得μ≤10-2，性能损失是最小的。
图7包括一种系统的系统Q(dB)对耦合系数的测量曲线702、704、706，其中该系统包括用于使用POLMUX-QPSK调制格式来调制数据的发射器、赋予PMD和PDL的传输通路以及如图3所示所配置、包括具有符合本公开的耦合系数的CMA均衡器的接收器。各曲线702、704、706与系统上的数据的不同单独传输关联。如所示，对接近但不等于零的极弱耦合系数优化系统性能、即Q。在所示实施例中，对0<μ≤10-2的耦合系数实现高于10.4 dB的Q，其中最佳性能使用μ= 10-4的耦合系数来实现。
图8包括一种系统的系统Q(dB)对耦合系数的测量曲线802、804、806，其中该系统包括用于使用POLMUX-QPSK调制格式来调制数据的发射器、赋予具有24 ps差分群延迟(DGD)的一阶PMD和250 ps2的PMD的传输通路以及如图3所示所配置、包括具有符合本公开的耦合系数的CMA均衡器的接收器。各曲线802、804、806与系统上的数据的不同单独传输关联。如所示，再次对接近但不等于零的极弱耦合系数优化系统性能、即Q。在所示实施例中，对0<μ≤10-2的耦合系数实现高于10.4 dB的Q。最佳性能再次使用μ= 10-4的耦合系数来实现。
为了比较，图9包括一种系统的系统Q(dB)对耦合系数的测量曲线902，其中该系统包括用于使用POLMUX-QPSK调制格式来调制数据的发射器以及如图3所示所配置、包括具有符合本公开的耦合系数的CMA均衡器的接收器，但是其中发射器和接收器按照背靠背配置、即仅具有产生基本上没有PDL或PMD的极短传输通路。如所示，对于1与10-4之间的耦合系数的值，系统性能、即Q基本上恒定在大约10.3 dB。将图7和图8与图9进行比较，显然，使用例如大约0<μ≤10-2的弱耦合系数、符合本公开的系统在PDM和PDL存在的情况下实现改善的系统Q性能。
在符合本公开的系统中，能够通过评估例如DSP 204中的CMA矩阵的行列式，来实现耦合系数的优化。在频域中，CMA矩阵的行列式作为下式给出
其中，是CMA滤波器系数的傅立叶传递函数。
行列式可在w=0来计算。以及
要归一化0与1之间的行列式的值，归一化因子可计算为：
因此，归一化行列式能够计算为：
一般来说，当行列式|H|的值等于零时，CMA的收敛发生。要优化性能，耦合系数可设置成确保归一化行列式|H|保持为高于预定阈值。在一个实施例中，例如，耦合系数最初可设置为零，以及DSP可连续计算归一化行列式|H|。当归一化行列式|H|下降到低于预定阈值时，耦合系数可增加，以引起归一化行列式|H|的值的对应增加，以便将归一化行列式|H|的值移动到高于预定阈值。在一个实施例中，预定阈值可设置成0.5与1.0之间的值。一旦归一化行列式|H|高于阈值，则耦合系数可重置为零。因此，耦合系数可响应行列式而动态调整，以便连续避免收敛，同时保持较强Q性能。
图10例如包括DSP中的归一化行列式|H|的计算值对数据样本(帧)的模拟曲线100。在所示实施例中，归一化行列式|H|的阈值设置为0.8的值。如所示，当归一化行列式|H|的值高于0.8的阈值时，耦合系数设置为零。但是，当量化行列式|H|的值下降到低于0.8的阈值时，耦合系数设置为0.01，这返回高于0.8阈值的归一化行列式|H|的值。
图11是示出符合本公开、对偏振复用光信号进行解调的方法1100的流程图。操作1102包括将响应光信号的第一偏振而建立的第一数字信号以及响应光信号的第二偏振而建立的第二数字信号耦合到数字信号处理器(DSP)，供CMA的多个子均衡器处理。在操作1104，确定作为第一分量和第二分量之和的CMA的第一子均衡器的滤波器系数。使用第一子均衡器的前一滤波器系数以及通过耦合系数的函数所改进的第一子均衡器的更新梯度来确定第一分量。使用CMA的第二子均衡器的滤波器系数以及通过耦合系数的函数所改进的第二子均衡器的更新梯度来确定第二分量。
虽然图11示出按照一实施例的各种操作，但是要理解，并非图11所示的全部操作是其它实施例所需的。实际上，本文中完全预期，在本公开的其它实施例中，图11所示操作和/或本文所述的其它操作可按照附图的任一个中没有具体示出的方式相结合，但是仍然完全符合本公开。因此，针对一个附图中没有完全示出的特征和/或操作的权利要求被认为处于本公开的范围和内容之内。
按照本公开的一个方面，提供一种光接收器系统，包括：相干接收器，用于接收偏振复用光信号，以及响应光信号的第一偏振而提供第一多个输出并且响应光信号的第二偏振而提供第二多个输出；以及
数字信号处理器(DSP)，配置成将改进恒模算法(CMA)应用于响应第一多个输出而建立的第一数字信号以及响应第二多个输出而建立的第二数字信号，以便提供表示调制数据的光信号的第一偏振状态和调制数据的光信号的第二偏振状态的第一和第二数字输出。改进CMA包括：多个子均衡器滤波器，子均衡器滤波器的每个包括用于产生输入信号的连续延迟版本的多个延迟；以及多个乘法器，乘法器的每个将输入信号或者输入信号的延迟版本的关联版本与关联滤波器系数相乘，以产生关联抽头权重乘积，该抽头权重乘积被相加以提供均衡器的输出。多个子均衡器包括第一子均衡器和第二子均衡器，第一子均衡器的滤波器系数的每个作为第一分量和第二分量之和、由改进CMA来确定。使用第一子均衡器的前一滤波器系数以及通过耦合系数的函数所改进的第一子均衡器的更新梯度来确定第一分量。使用第二子均衡器的滤波器系数以及通过耦合系数的函数所改进的第二子均衡器的更新梯度来确定第二分量。
按照本公开的另一方面，提供一种光通信系统，包括：发射终端，用于在光信息通路上传送各处于不同关联波长的多个光信号，光信号的至少一个是其上具有按照相移键控调制格式而调制的数据的偏振复用相移键控(PSK)信号；以及光接收器系统，耦合到光信息通路，用于接收多个光信号的至少一个。光接收器系统包括：相干接收器，用于接收多个光信号的至少一个，并且响应多个光信号的至少一个的第一偏振而提供第一多个输出并且响应多个光信号的至少一个的第二偏振而提供第二多个输出；以及数字信号处理器(DSP)，配置成将改进恒模算法(CMA)应用于响应第一多个输出而建立的第一数字信号和响应响应第二多个输出而建立的第二数字信号，以便提供表示其上调制数据的多个光信号的至少一个的第一偏振状态和其上调制数据的多个光信号的至少一个的第二偏振状态的第一和第二数字输出。改进CMA包括：多个子均衡器滤波器，子均衡器滤波器的每个包括用于产生输入信号的连续延迟版本的多个延迟；以及多个乘法器，乘法器的每个将输入信号或者输入信号的延迟版本的关联版本与关联滤波器系数相乘，以产生关联抽头权重乘积，该抽头权重乘积被相加以提供均衡器的输出。多个子均衡器包括第一子均衡器和第二子均衡器，第一子均衡器的滤波器系数的每个作为第一分量和第二分量之和、由改进CMA来确定。使用第一子均衡器的前一滤波器系数以及通过耦合系数的函数所改进的第一子均衡器的更新梯度来确定第一分量。使用第二子均衡器的滤波器系数以及通过耦合系数的函数所改进的第二子均衡器的更新梯度来确定第二分量，其中耦合系数具有大于零但小于一的值。
按照本公开的另一方面，提供一种在没有CMA的输出的收敛的情况下使用恒模算法(CMA)对偏振复用光信号进行解调的方法。该方法包括：将响应光信号的第一偏振而建立的第一数字信号和响应光信号的第二偏振而建立的第二数字信号耦合到数字信号处理器(DSP)，供CMA的多个子均衡器处理；以及确定作为第一分量和第二分量之和的CMA的第一子均衡器的第一系数，使用第一子均衡器的前一滤波器系数以及通过耦合系数所改进的第一子均衡器的更新梯度来确定第一分量，使用CMA的第二子均衡器的滤波器系数以及通过耦合系数的函数所改进的第二子均衡器的更新梯度来确定第二分量。
本文所述方法的实施例可使用处理器和/或其它可编程装置、例如DSP 204来实现。为此，本文所述的方法可在其上存储了指令的有形非暂时计算机可读介质上实现，其中指令在由一个或更多处理器运行时执行方法。因此，例如，DSP 204可包括存储介质(未示出)，以(在例如固件或软件中)存储指令来执行本文所述操作。存储介质可包括任何类型的有形介质，例如：任何类型的磁盘，包括软盘、光盘、致密光盘只读存储器(CD-ROM)、可重写致密光盘(CD-RW)和磁光盘；半导体器件，例如只读存储器(ROM)、诸如动态和静态随机存取存储器(RAM)之类的RAM、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器、磁卡或光卡；或者适合于存储电子指令的任何类型的介质。
附图所示的各种元件的功能、包括标记为“处理器”的任何功能块可通过使用专用硬件以及使用与适当软件结合的、能够运行软件的硬件来提供。在由处理器提供时，功能可由单个专用处理器、由单个共享处理器或者由其中一部分可共享的多个单独处理器来提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应当被理解为排他地表示能够运行软件的硬件，而是非限制性地可隐式包括数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储装置。还可包括常规和/或定制的其它硬件。
如本文的任何实施例所使用的“电路”可包括例如单一或者按照任何组合的硬连线电路、可编程电路、状态机电路和/或存储由可编程电路所运行的指令的固件。在至少一个实施例中，DSP 204可包括一个或更多集成电路。“集成电路”可以是数字、模拟或混合信号半导体器件和/或微电子装置，例如但不限于半导体集成电路芯片。
如本文所使用的术语“耦合”表示通过其中将一个系统元件所携带的信号赋予“耦合”元件的任何连接、耦合、链路等。这类“耦合”装置或者信号和装置不一定相互直接连接，而是可由可操控或改进这类信号的中间组件或装置分隔。

Claims (11)

1.一种光接收器系统(200)，包括：
相干接收器(202)，用于接收偏振复用光信号，并且响应所述光信号的第一偏振而提供第一多个输出并且响应所述光信号的第二偏振而提供第二多个输出；以及
数字信号处理器(DSP)(204)，配置成将改进恒模算法(CMA)(232)应用于响应所述第一多个输出而建立的第一数字信号以及响应所述第二多个输出而建立的第二数字信号，以便提供表示在其调制数据的所述光信号的第一偏振状态和在其调制数据的所述光信号的第二偏振状态的第一和第二数字输出，
所述改进CMA(232)包括：多个子均衡器滤波器(236，238，240，242)，所述子均衡器滤波器的每个包括用于产生所述输入信号的连续延迟版本的多个延迟(302-1，……，302-M)；以及多个乘法器(304-1，……，304-M)，所述乘法器的每个将所述输入信号或者所述输入信号的所述延迟版本中的关联版本与关联滤波器系数相乘，以产生关联抽头权重乘积，所述抽头权重乘积被相加以提供所述均衡器的输出，
所述多个子均衡器(236，238，240，242)包括第一子均衡器和第二子均衡器，所述第一子均衡器的所述滤波器系数的每个作为第一分量和第二分量之和、由所述改进CMA(232)来确定，
使用所述第一子均衡器的前一滤波器系数以及通过耦合系数的函数所改进的所述第一子均衡器的更新梯度来确定所述第一分量，
使用所述第二子均衡器的滤波器系数以及通过所述耦合系数的函数所改进的所述第二子均衡器的更新梯度来确定所述第二分量。
2.如权利要求1所述的光接收器系统，其中，所述耦合系数具有大于零但小于一的值。
3.如权利要求1所述的光接收器系统，其中，所述耦合系数为10-2或更小。
4.如权利要求1所述的光接收器系统，其中，响应CMA矩阵的行列式的值而调整所述耦合系数。
5.如权利要求4所述的光接收器系统，其中，在所述行列式的所述值减小到低于阈值时增加所述耦合系数。
6.如权利要求5所述的光接收器系统，其中，所述耦合系数增加到10-2或更小的值。
7.如权利要求5所述的光接收器系统，其中，归一化所述行列式使得所述值在0与1之间，并且所述阈值在0.5与1.0之间。
8.如权利要求1所述的光接收器系统，其中，所述第一子均衡器的所述滤波器系数按照下式来计算：
对于n = 1至M，其中M是所述子均衡器(236，238，240，242)的每个中的所述乘法器(304，404，504，604)的数量，k是当前更新周期，k+1是下一个更新周期，μ是所述耦合系数，上标*表示复共轭，∆hxx指定所述第一子均衡器的所述更新梯度，hyy指定所述第二子均衡器的所述滤波器系数，以及∆hyy指定所述第二子均衡器的所述更新梯度。
9.如权利要求8所述的光接收器系统，其中，所述第一和第二子均衡器(236，238，240，242)的所述更新梯度按照下式来计算：
其中，u(k)是所述第一数字输出，v(k)是所述第二数字输出，以及ε是步长。
10.一种光通信系统(100)，包括：
发射终端(104)，用于在光信息通路(102)上传送各处于不同关联波长的多个光信号，所述光信号的至少一个是其上具有按照相移键控调制格式而调制的数据的偏振复用相移键控(PSK)信号；以及
光接收器系统(106)，耦合到所述光信息通路(102)，用于接收所述多个光信号的所述至少一个，所述光接收器系统包括：
相干接收器(202)，用于接收所述多个光信号的所述至少一个，并且响应所述多个光信号的所述至少一个的第一偏振而提供第一多个输出并且响应所述多个光信号的所述至少一个的第二偏振而提供第二多个输出，以及
数字信号处理器(DSP)(204)，配置成将改进恒模算法(CMA)(232)应用于响应所述第一多个输出而建立的第一数字信号以及响应所述第二多个输出而建立的第二数字信号，以便提供表示其上调制所述数据的所述多个光信号的所述至少一个的第一偏振状态和其上调制所述数据的所述多个光信号的所述至少一个的第二偏振状态的第一和第二数字输出，
所述改进CMA(232)包括：多个子均衡器滤波器(236，238，240，242)，所述子均衡器滤波器的每个包括用于产生所述输入信号的连续延迟版本的多个延迟(302-1，……，302-M)；以及多个乘法器(304-1，……，304-M)，所述乘法器的每个将所述输入信号或者所述输入信号的所述延迟版本中的关联版本与关联滤波器系数相乘，以产生关联抽头权重乘积，所述抽头权重乘积被相加以提供所述均衡器的输出，
所述多个子均衡器(236，238，240，242)包括第一子均衡器和第二子均衡器，所述第一子均衡器的所述滤波器系数的每个作为第一分量和第二分量之和、由所述改进CMA(232)来确定，
使用所述第一子均衡器的前一滤波器系数以及通过耦合系数的函数所改进的所述第一子均衡器的更新梯度来确定所述第一分量，
使用所述第二子均衡器的滤波器系数以及通过所述耦合系数的函数所改进的所述第二子均衡器的更新梯度来确定所述第二分量，其中所述耦合系数具有大于零但小于一的值。
11.如权利要求10所述的光通信系统，其中，所述耦合系数为10-2或更小。
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