CN106330320A - 一种自适应均衡器及其实现自适应均衡处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应均衡器及其实现自适应均衡处理的方法，包括根据计算出的H、V映射到X的系数重心与系数抽头中心的第一距离，H、V映射到Y的系数重心与系数抽头中心的第二距离，获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据和Y偏振态的数据的插值处理。本发明技术方案由于误差的计算分别考虑了X偏振态和Y偏振态，分别对X偏振态的数据和Y偏振态的数据进行调整，灵活、有效地控制了X偏振态和Y偏振态的系数往抽头中心位置靠近。进一步地，本发明还根据H、V映射到X的系数能量与H、V映射到Y的系数能量，当系数能量处于抽头边界处时，对系数和输出数据进行调整，保证了系统帧不会有偏移。

Description

一种自适应均衡器及其实现自适应均衡处理的方法

技术领域

本发明涉及高速光传输技术，尤指一种自适应均衡器及其实现自适应均衡处理的方法。

背景技术

在高速光传输系统中，相干接收机需要补偿光信道中的各种损伤，如偏振膜色散(PMD，Polarization Mode Dispersion)、色度色散(CD，ChromaticDispersion)和偏振相关损耗(PDL，Polarization Dependent Loss)等。自适应均衡器通过数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)技术自适应跟踪信道特性，来达到补偿信道中各种损伤的作用。

图1为现有相干接收机的组成功能示意图，如图1所示，接收机输入信号为偏振态水平分量H和偏振态垂直分量V，每个分量包括同相分量I和正交分量Q，即HI、HQ、VI和VQ四路信号，依次经过模数转换(ADC)、前端数字信号处理、色度色散补偿、时钟同步、自适应均衡，自适应均衡输出的数据为X偏振态和Y偏振态的数据，最后再经过频偏估计、相偏估计和帧定位等单元。其中，色度色散补偿，用于补偿信道中的色度色散；时钟同步，用于解决发射机和接收机之间的时钟同步问题；自适应均衡，用于补偿PMD、残余CD、PDL和偏振模解复用，由自适应均衡器来实现；频偏估计和相偏估计，用于纠正发射激光器和本振激光器之间存在的频率和相位偏差；帧对位，用于找到系统帧头并利用该系统帧头提取系统信息。

自适应均衡器在相干接收机中起着非常重要的作用。一般，自适应均衡器由若干有限冲击响应(FIR，Finite impulse response)滤波器和用于产生FIR计算所需系数的盲均衡算法单元，如恒模算法(CMA，Common ModulusAlgorithm)单元组成。其中，系数的自适应收敛过程对于自适应均衡器的稳定工作起到关键的作用。但是，由于信道损伤是时变的，以及IQ偏移(IQSkew)等因素的影响，导致FIR的系数缓慢地偏移中心位置，逐渐偏移到系数边界处，甚或使得系数偏移到FIR抽头范围外，最终使得系统误码陡增甚至需要自适应均衡器重新收敛，从而导致了业务数据中断。因此，需要对自适应均衡器的工作过程进行监控和干预，这也是高速光传输系统稳定工作的重要步骤。

目前，为了对自适应均衡器的工作过程进行监控和干预，相关技术提出了利用系数重心等特性来监控和干预自适应均衡器的工作，实现大致包括：首先，利用初始系数进行自适应均衡器的收敛，待收敛稳定后，通过系统帧定位反馈偏振态之间的skew来重新初始化系数，使得系数在抽头的中心范围内；其次，在自适应均衡器稳定工作阶段，通过系数提取出误差信号并对其进行系数的微调控制，直到误差信号趋近于零；最后，当监测到系数重心与系数抽头中心的距离大于一定门限时，将系数移动整数倍个样点，为了不影响系统帧定位，在滤波器输出直接补零。

从上述对自适应均衡器的工作过程进行监控和干预的相关技术来看，系统需要二次自适应均衡器的收敛，这样，不仅过程复杂、影响了进入系统稳定的时间，还依赖于初次收敛后帧定位反馈偏振态之间的skew值。另外，由于误差信号是由两个偏振态一起计算求得，因此对系数的微调和整数倍样点的移动都是对偏振态系数往一个方向进行，灵活性不足，不能涵盖所有的信道场景。而且，在将系数移动整数倍样点后，在滤波器输出直接补零的做法，由于没有考虑到被移出的系数能量大小，会导致大的误码发生，从而影响后端模块的性能。

也就是说，现有技术不能有效地解决将系数调整到系数抽头中心位置，以及对系数调整后不对系统误码产生大的影响等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种自适应均衡器及其实现自适应均衡处理的方法，能够灵活、有效地调整FIR计算所需系数的位置，从而保证系统稳定性。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种自适应均衡器，至少包括系数产生模块、滤波处理模块、系数控制模块，以及数据输出处理模块；其中，

系数产生模块，用于计算出滤波处理所需的系数，并输出给滤波处理模块和系数控制模块；

滤波处理模块，用于利用获得的系数对输入的数据进行滤波处理得到X偏振态的数据和Y偏振态的数据，并输出给数据输出处理模块；

数据输出处理模块，用于将得到的X偏振态的数据和Y偏振态的数据缓存后输出；

系数控制模块，用于根据来自系数产生模块的系数，计算H、V映射到X的系数重心与系数抽头中心的第一距离，计算H、V映射到Y的系数重心与系数抽头中心的第二距离；根据得到的第一距离和第二距离，获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理；

其中，系数包括H映射到X的系数c_xh(m)、V映射到X的系数c_xv(m)、H映射到Y的系数c_yh(m)以及V映射到Y的系数c_yv(m)。

可选地，所述滤波处理模块为有限冲击响应FIR滤波器。

可选地，所述系数产生模块采用盲检测算法实现。

可选地，所述系数控制模块中计算第一距离和第二距离为：

按照下式计算H、V映射到X的系数重心xc_mass： $xc\_mass=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}(m\×{\left|c_{xh}\left(m\right)\right|}^n+m\×|c_{xv}\left(m\right))/\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}({\left|c_{xh}\left(m\right)\right|}^n+\left|c_{xv}\left(m\right)\right);$

按照下式计算H、V映射到Y的系数重心yc_mass： $yc\_mass=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}(m\×{\left|c_{yh}\left(m\right)\right|}^n+m\×|c_{yv}\left(m\right))/\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}({\left|c_{yh}\left(m\right)\right|}^n+\left|c_{yv}\left(m\right)\right);$

按照下式计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与系数抽头中心的第一距离xc_dsc：xc_dsc＝xc_mass-(M+1)/2；

按照下式计算H、V映射到Y的系数重心yc_mass与系数抽头中心的第二距离yc_dsc：yc_dsc＝yc_mass-(M+1)/2；

其中，M为FIR滤波器抽头个数，n为正整数。

可选地，所述系数控制模块中获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号包括：

根据系统的性能需求，通过一阶滤波或二阶滤波环路或在滤波环路输出加上积分器电路分别产生X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err。

可选地，所述系数控制模块中的获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理包括：

将所述X偏振态误差信号cx_err和所述Y偏振态误差信号cy_err反馈给已有的时钟同步模块处理，再将时钟同步模块提取出的时钟误差信号clk_err分别与X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err求和，得到作用于X偏振态的数据的X偏振态的总误差信号x_err，和作用于Y偏振态的数据的Y偏振态的总误差信号y_err。

可选地，所述系数控制模块还用于：

检测H、V映射到X的系数能量与H、V映射到Y的系数能量，当系数能量处于抽头边界处时，确定是否进行系数整数样点的调整；如果需要调整，将调整指令输出给所述系数产生模块和所述数据输出处理模块；

所述系数控制模块还用于，根据来自系数控制模块的调整指令，对自身产生的系数进行调整；

所述数据输出处理模块还用于，根据来自系数控制模块的调整指令，对要输出的数据进行调整。

可选地，所述H、V映射到X的系数能量px(m)如下式所示：px(m)＝|c_xh(m)|ⁿ+|c_xv(m)|ⁿ；

所述H、V映射到Y的系数能量py(m)如下式所示：py(m)＝|c_yh(m)|ⁿ+|c_yv(m)|ⁿ；

其中，m取值范围为[1,M]，n为正整数；

所述确定是否进行系数整数样点的调整具体包括：

当所述H、V映射到X的系数能量px(m)/所述H、V映射到Y的系数能量py(m)头部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于预先设置的第一阈值thr1，且px(m)/py(m)尾部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第二阈值thr2，且如果尾部的两个抽头被移除后，新的尾部抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向右粗调的调整指令；

当所述H、V映射到X的系数能量px(m)/所述H、V映射到Y的系数能量py(m)尾部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于第一阈值thr1，且px(m)/py(m)头部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于第二阈值thr2，且如果头部的两个抽头被移除后，新的头部抽头的能量占总能量的比率小于第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向左粗调的调整指令。

可选地，所述系数控制模块还用于：

计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与H、V映射到Y的系数重心yc_mass，在一定周期内计算重心最大值，根据二者的重心最大值的差值，确定是否进行系数整数样点的调整；

如果需要调整，将调整指令输出给所述系数产生模块以进行对系数的调整，同时将调整指令输出给所述数据输出处理模块以进行对输出数据的调整。

可选地，所述是否进行系数整数样点的调整包括：

当所述H、V映射到X的系数重心xc_mass的重心最大值与所述H、V映射到Y的系数重心yc_mass的重心最大值的差值大于预先设置的第四阈值thr4时，产生X偏振态系数左移、Y偏振态系数右移的调整指令；

当所述H、V映射到X的系数重心xc_mass的重心最大值与所述H、V映射到Y的系数重心yc_mass的重心最大值的差值小于预先设置的第五阈值-thr4时，产生X偏振态系数右移、Y偏振态系数左移的调整指令。

可选地，在系统初始收敛时，将所述第一阈值thr1、所述第二阈值thr2、所述第三阈值thr3和所述第四阈值thr4设置宽松；

当系统稳定工作时，除信道突发的变化之外，将所述第一阈值thr1、所述第二阈值thr2、所述第三阈值thr3和所述第四阈值thr4设置更加严格。

可选地，系数产生模块具体用于：根据获得的调整指令，

当调整指令为系数向左粗调时， ${c_{xh}}^{\′}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}{c}_{xh}\left(m+1\right)& m=1,...,M-1\\ 0& m=M\end{array}\right.,$ c_xv'(m)进行相同处理过程；当调整指令为系数向右粗调时， ${c_{xh}}^{\′}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& m=1\\ c_{xh}(m-1)& m=2,...,M\end{array}\right.,$ c_xv'(m)也进行相同处理过程；

或者，根据调整指令为系数向左粗调或调整指令为系数向右粗调，直接将系数的头部或尾部的2个样点移出。

可选地，所述数据输出处理模块具体用于：根据获得的调整指令，

当未收到调整指令即无需对系数进行调整时，自适应均衡器输出(N+samp)的后N点数据；当调整指令为系数向右粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N-samp)点数据；当调整指令为系数向左粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N+samp)点数据；

对输出进行数据缓存并输出固定N长度的数据；

其中，N为FIR输出数据长度。

本发明还提供了一种自适应均衡器实现自适应处理的方法，包括：

利用获得的系数对输入的数据进行滤波处理得到X偏振态的数据和Y偏振态的数据，将得到的X偏振态的数据和Y偏振态的数据缓存后输出；

根据获得的系数，计算H、V映射到X的系数重心与系数抽头中心的第一距离，计算H、V映射到Y的系数重心与系数抽头中心的第二距离；

根据系统的性能需求以及得到的第一距离和第二距离，获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理。

可选地，该方法之前还包括：获取所述系数；

系数包括H映射到X的系数c_xh(m)、V映射到X的系数c_xv(m)、H映射到Y的系数c_yh(m)以及V映射到Y的系数c_yv(m)。

可选地，所述滤波为FIR滤波器；对输入的数据进行滤波处理包括：

其中，M为FIR滤波器抽头个数。x(n)为X偏振态的数据，y(n)为Y偏振态的数据，h(n-m)为输入FIR滤波器的H偏振态的数据，v(n-m)为输入FIR滤波器的V偏振态的数据。

可选地，所述计算第一距离，第二距离包括：

按照下式计算H、V映射到X的系数重心xc_mass： $xc\_mass=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}(m\×{\left|c_{xh}\left(m\right)\right|}^n+m\×|c_{xv}\left(m\right))/\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}({\left|c_{xh}\left(m\right)\right|}^n+\left|c_{xv}\left(m\right)\right);$

按照下式计算H、V映射到Y的系数重心yc_mass： $yc\_mass=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}(m\×{\left|c_{yh}\left(m\right)\right|}^n+m\×|c_{yv}\left(m\right))/\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}({\left|c_{yh}\left(m\right)\right|}^n+\left|c_{yv}\left(m\right)\right);$

按照下式计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与系数抽头中心的第一距离xc_dsc：xc_dsc＝xc_mass-(M+1)/2；

按照下式计算H、V映射到Y的系数重心yc_mass与系数抽头中心的第二距离yc_dsc：yc_dsc＝yc_mass-(M+1)/2；

其中，M为FIR滤波器抽头个数，n为正整数。

可选地，所述获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号包括：

根据系统的性能需求，通过一阶滤波或二阶滤波环路或在滤波环路输出加上积分器电路分别产生X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err。

可选地，所述将获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理包括：

将所述X偏振态误差信号cx_err和所述Y偏振态误差信号cy_err反馈给已有的时钟同步模块处理，再将提取出的时钟误差信号clk_err分别与X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err求和，得到作用于X偏振态的数据的X偏振态的总误差信号x_err，和作用于Y偏振态的数据的Y偏振态的总误差信号y_err。

可选地，该方法还包括：

检测H、V映射到X的系数能量与H、V映射到Y的系数能量，当系数能量处于抽头边界处时，确定是否进行系数整数样点的调整；

如果需要调整，根据调整指令对系数进行调整，同时根据调整指令对输出数据进行调整。

可选地，所述H、V映射到X的系数能量px(m)如下式所示：px(m)＝|c_xh(m)|ⁿ+|c_xv(m)|ⁿ；

所述H、V映射到Y的系数能量py(m)如下式所示：py(m)＝|c_yh(m)|ⁿ+|c_yv(m)|ⁿ；

其中，m取值范围为[1,M]，n为正整数；

所述确定是否进行系数整数样点的调整具体包括：

当所述H、V映射到X的系数能量px(m)/所述H、V映射到Y的系数能量py(m)头部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于预先设置的第一阈值thr1，且px(m)/py(m)尾部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第二阈值thr2，且如果尾部的两个抽头被移除后，新的尾部抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向右粗调的调整指令；

当所述H、V映射到X的系数能量px(m)/所述H、V映射到Y的系数能量py(m)尾部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于第一阈值thr1，且px(m)/py(m)头部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于第二阈值thr2，且如果头部的两个抽头被移除后，新的头部抽头的能量占总能量的比率小于第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向左粗调的调整指令。

可选地，该方法还包括：

计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与H、V映射到Y的系数重心yc_mass，在一定周期内计算重心最大值，根据二者的重心最大值的差值，确定是否进行系数整数样点的调整；

如果需要调整，根据调整指令对系数进行调整，同时根据调整指令对输出的数据进行调整。

可选地，所述是否进行系数整数样点的调整包括：

当所述H、V映射到X的系数重心xc_mass的重心最大值与所述H、V映射到Y的系数重心yc_mass的重心最大值的差值大于预先设置的第四阈值thr4时，产生X偏振态系数左移、Y偏振态系数右移的调整指令；

当所述H、V映射到X的系数重心xc_mass的重心最大值与所述H、V映射到Y的系数重心yc_mass的重心最大值的差值小于预先设置的第五阈值-thr4时，产生X偏振态系数右移、Y偏振态系数左移的调整指令。

可选地，在系统初始收敛时，将所述第一阈值thr1、所述第二阈值thr2、所述第三阈值thr3和所述第四阈值thr4设置宽松；

当系统稳定工作时，除信道突发的变化之外，将所述第一阈值thr1、所述第二阈值thr2、所述第三阈值thr3和所述第四阈值thr4设置更加严格。

可选地，所述根据调整指令对系数进行调整包括：

当调整指令为系数向左粗调时， ${c_{xh}}^{\′}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}{c}_{xh}\left(m+1\right)& m=1,...,M-1\\ 0& m=M\end{array}\right.,$ c_xv'(m)进行相同处理过程；当调整指令为系数向右粗调时， ${c_{xh}}^{\′}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& m=1\\ c_{xh}\left(m-1\right)& m=2,...,M\end{array}\right.,$ c_xv'(m)也进行相同处理过程；

或者，根据调整指令为系数向左粗调或调整指令为系数向右粗调，直接将系数的头部或尾部的2个样点移出。

可选地，所述根据调整指令对输出的数据进行调整包括：

当未收到调整指令即无需对系数进行调整时，自适应均衡器输出(N+samp)的后N点数据；当调整指令为系数向右粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N-samp)点数据；当调整指令为系数向左粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N+samp)点数据；

对输出进行数据缓存并输出固定N长度的数据；

其中，N为FIR输出数据长度。

与现有技术相比，本申请技术方案包括：利用获得的系数对输入的数据进行滤波处理得到X偏振态的数据和Y偏振态的数据并缓存后输出；根据获得的系数，计算H、V映射到X的系数重心与系数抽头中心的第一距离，H、V映射到Y的系数重心与系数抽头中心的第二距离；根据系统的性能需求以及得到的第一距离和第二距离，获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理。本发明技术方案由于误差的计算分别考虑了X偏振态和Y偏振态，分别对X偏振态的数据和Y偏振态的数据进行调整，灵活、有效地控制了X偏振态和Y偏振态的系数往抽头中心位置靠近。

进一步地，本发明通过检测H、V映射到X的系数能量与H、V映射到Y的系数能量，当系数能量处于抽头边界处时，根据系数调整和不调整的代价，如果需要调整，根据调整指令对系数进行调整，同时根据调整指令对输出数据进行调整。这里，将系数的调整指令反馈给系数产生模块和数据输出处理模块，进行系数的调整和滤波输出数据的调整，保证了系统帧不会有偏移。

进一步地，本发明通过计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与H、V映射到Y的系数重心yc_mass，在一定周期内计算重心最大值，根据二者的重心最大值的差值，如果需要调整，根据调整指令对系数进行调整，同时根据调整指令对输出的数据进行调整。很好地预防了系数重心偏移到边界处。

进一步地，在系统初始收敛时，由于均衡器处于盲自适应过程，应积极地对系数进行粗调干预，本发明提供的技术方案中，此时可以将第一阈值thr1、第二阈值thr2、第三阈值thr3和第四阈值thr4设置宽松；而当系统稳定工作时，除了信道突发的变化，应减少对系数的干预，此时，可以将第一阈值thr1、第二阈值thr2、第三阈值thr3和第四阈值thr4设置更加严格。这样，既保证了灵活、有效地控制了X偏振态和Y偏振态的系数往抽头中心位置靠近，又减少了对系数的调整。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有相干接收机的组成功能示意图；

图2为本发明自适应均衡器的组成结构示意图；

图3为本发明自适应均衡器的实施例的结构示意图；

图4为本发明自适应均衡器输出的误差信号作用于时钟同步处理的实施例的示意图；

图5为本发明自适应均衡器的组数实施例的示意图；

图6为本发明自适应均衡器实现自适应均衡处理的方法的流程图；

图7为本发明实现自适应均衡处理的第一实施例的流程示意图；

图8为本发明实现自适应均衡处理的第二实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图2为本发明自适应均衡器的组成结构示意图，至少包括系数产生模块、滤波处理模块、系数控制模块，以及数据输出处理模块；其中，

系数产生模块，用于计算出滤波处理所需的系数，并输出给滤波处理模块和系数控制模块；其中，系数包括H映射到X的系数c_xh(m)、V映射到X的系数c_xv(m)、H映射到Y的系数c_yh(m)以及V映射到Y的系数c_yv(m)。其中，系数产生模块可以采用如盲检测算法实现。

滤波处理模块，用于利用获得的系数对输入的数据进行滤波处理得到X偏振态的数据和Y偏振态的数据，并输出给数据输出处理模块；其中，

滤波处理模块可以是FIR滤波器，数学表达式如公式(1)、公式(2)所示：

$x\left(n\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{c}_{xh}\left(m\right)\×h(n-m)+\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{c}_{xv}\left(m\right)\×v(n-m)---\left(1\right)$

$y\left(n\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{c}_{yh}\left(m\right)\×h(n-m)+\underset{m=0}{\overset{M}{\Σ}}{c}_{yv}\left(m\right)\×v(n-m)---\left(2\right)$

其中，M为FIR滤波器抽头个数。x(n)为X偏振态的数据，y(n)为Y偏振态的数据，h(n-m)为输入FIR滤波器的H偏振态的数据，v(n-m)为输入FIR滤波器的V偏振态的数据。

FIR滤波器可以在时域或者频域实现，盲均衡算法也可以在时域或者频域实现。

数据输出处理模块，用于将得到的X偏振态的数据和Y偏振态的数据缓存后输出；

系数控制模块，用于根据来自系数产生模块的系数，计算H、V映射到X的系数重心与系数抽头中心的第一距离，计算H、V映射到Y的系数重心与系数抽头中心的第二距离；根据得到的第一距离和第二距离，获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理。

图3为本发明自适应均衡器的实施例的结构示意图，图3的具体实现与图2一致，只是以FIR滤波为滤波处理模块、以盲均衡算法如CMA为系数产生模块为例进行的说明，这里不再赘述。

具体地，系数控制模块中，

H、V映射到X的系数重心xc_mass和H、V映射到Y的系数重心yc_mass的计算分别如公式(3)和公式(4)所示：

$\begin{array}{cc}xc\_mass=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\left(m\×{\left|c_{xh}\left(m\right)\right|}^n+m\×|c_{xv}\left(m\right)\right)/\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\left({\left|c_{xh}\left(m\right)\right|}^n+|c_{xv}\left(m\right)\right)& \left(3\right)\\ yc\_mass=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\left(m\×{\left|c_{yh}\left(m\right)\right|}^n+m\×|c_{yv}\left(m\right)\right)/\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\left({\left|c_{yh}\left(m\right)\right|}^n+|c_{yv}\left(m\right)\right)& \left(4\right)\end{array}$

其中，n为正整数。

H、V映射到X的系数重心xc_mass与系数抽头中心的第一距离xc_dsc如公式(5)所示：xc_dsc＝xc_mass-(M+1)/2 (5)

H、V映射到Y的系数重心yc_mass与系数抽头中心的第二距离yc_dsc如公式(6)所示：yc_dsc＝yc_mass-(M+1)/2 (6)

根据系统特性即系统的性能需求，可以通过一阶滤波或二阶滤波环路或在滤波环路输出加上积分器电路分别产生X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err。具体的滤波参数由系统时钟抖动特性决定。图4为本发明自适应均衡器输出的误差信号作用于时钟同步处理的实施例的示意图，如图4所示，这样，将获得的X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err反馈给已有的时钟同步模块处理，再将时钟同步模块提取出的时钟误差信号clk_err分别与X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err求和，得到作用于X偏振态的数据的X偏振态的总误差信号x_err，和作用于Y偏振态的数据的Y偏振态的总误差信号y_err。而对时钟同步模块中插值处理输出的数据进行自适应滤波，再反馈误差信号给时钟同步单元，以此缓慢地调整了系数，达到误差信号趋近于零。其中，插值处理可以由各种插值算法来实现，如拉格朗日插值算法等，时钟同步模块的具体实现，以及插值处理的具体实现并不用于限定本发明的保护范围，这里不再赘述。

本发明强调的是，对X偏振态的数据和Y偏振态的数据分别产生误差信号，以对X偏振态的数据和Y偏振态的数据分别进行调整。

通过本发明提供的自适应均衡器可以看出，由于误差的计算分别考虑了X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号，分别对X偏振态的数据和Y偏振态的数据进行调整，灵活、有效地控制了X偏振态和Y偏振态的系数往抽头中心位置靠近。

进一步地，系数控制模块还用于：

检测H、V映射到X的系数能量与H、V映射到Y的系数能量，当系数能量处于抽头边界处时，确定是否进行系数整数样点的调整，如果需要调整，将调整指令输出给系数产生模块以进行对系数的调整，同时将调整指令输出给数据输出处理模块以进行对输出数据的调整。

这里，将系数的调整指令反馈给系数产生模块和数据输出处理模块，进行系数的调整和滤波输出数据的调整，保证了系统帧不会有偏移。

相应地，

系数控制模块还用于，根据来自系数控制模块的调整指令，对自身产生的系数进行调整；

数据输出处理模块还用于，根据来自系数控制模块的调整指令，对要输出的数据进行调整。

其中，

H、V映射到X的系数能量px(m)与H、V映射到Y的系数能量py(m)的计算如公式(7)和公式(8)所示：

px(m)＝|c_xh(m)|ⁿ+|c_xv(m)|ⁿ (7)

py(m)＝|c_yh(m)|ⁿ+|c_yv(m)|ⁿ (8)

其中，m取值范围为[1,M]，n为正整数。

其中，确定是否进行系数整数样点的调整具体包括：

当发现px(m)头部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于预先设置的第一阈值thr1，且px(m)尾部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第二阈值thr2，且如果尾部的两个抽头被移除后，新的尾部抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向右粗调的调整指令。

当发现px(m)尾部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于第一阈值thr1，且px(m)头部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于第二阈值thr2，且如果头部的两个抽头被移除后，新的头部抽头的能量占总能量的比率小于第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向左粗调的调整指令。

同样地，py(m)和px(m)具有相同的处理过程，且二者互相独立，具体地：

当发现py(m)头部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于预先设置的第一阈值thr1，且py(m)尾部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第二阈值thr2，且如果尾部的两个抽头被移除后，新的尾部抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向右粗调的调整指令。

当发现py(m)尾部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于第一阈值thr1，且py(m)头部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于第二阈值thr2，且如果头部的两个抽头被移除后，新的头部抽头的能量占总能量的比率小于第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向左粗调的调整指令。

进一步地，系数控制模块还用于：

计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与H、V映射到Y的系数重心yc_mass，在一定周期内计算重心最大值，根据二者的重心最大值的差值，确定是否进行系数整数样点的调整，如果需要调整，将调整指令输出给系数产生模块以进行对系数的调整，同时将调整指令输出给数据输出处理模块以进行对输出数据的调整。具体地，

当二者的重心最大值的差值大于预先设置的第四阈值thr4时，产生X偏振态系数左移、Y偏振态系数右移的调整指令；当二者的重心最大值的差值小于预先设置的第五阈值-thr4时，产生X偏振态系数右移、Y偏振态系数左移的调整指令。

其中，第一阈值thr1、第二阈值thr2、第三阈值thr3和第四阈值thr4可以寄存器配置。

进一步地，在系统初始收敛时，由于均衡器处于盲自适应过程，应积极地对系数进行粗调干预，本发明提供的技术方案中，此时可以将第一阈值thr1、第二阈值thr2、第三阈值thr3和第四阈值thr4设置宽松；而当系统稳定工作时，除了信道突发的变化，应减少对系数的干预，此时，可以将第一阈值thr1、第二阈值thr2、第三阈值thr3和第四阈值thr4设置更加严格。这里，宽松和严格是相对的，宽松是相对于系统稳定工作时的严格，即系统初始收敛时，较系统稳定工作时，第一阈值thr1相对要设置小一些，第二阈值thr2相对要设置大一些，第三阈值thr3相对要设置小一些，具体如何设置本领域技术人员根据实际应用场景是可以调整和把握的，这里如何确定并不用于限定本发明的保护范围。

具体地，根据获得的调整指令，系数产生模块具体用于：

当调整指令为系数向左粗调时， ${c_{xh}}^{\′}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}{c}_{xh}\left(m+1\right)& m=1,...,M-1\\ 0& m=M\end{array}\right.,$ c_xv'(m)进行相同处理过程；当调整指令为系数向右粗调时， ${c_{xh}}^{\′}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& m=1\\ c_{xh}\left(m-1\right)& m=2,...,M\end{array}\right.,$ c_xv'(m)也进行相同处理过程；

或者，也可以是根据调整指令为系数向左粗调或调整指令为系数向右粗调，直接将系数的头部或尾部的2个样点移出。

这里，假设自适应均衡FIR输出数据长度为N。按照图5的方式进行组数，即当前时钟节拍的FIR数据加上前一时钟节拍尾部(M-1)个数据，再加上sample个数据，共同进行FIR滤波。

具体地，根据获得的调整指令，数据输出处理模块具体用于：

当未收到调整指令即无需对系数进行调整时，自适应均衡器输出(N+samp)的后N点数据；当调整指令为系数向右粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N-samp)点数据；当调整指令为系数向左粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N+samp)点数据；

对输出进行数据缓存并输出固定N长度的数据。

图6为本发明自适应均衡器实现自适应均衡处理的方法的流程图，如图6所示，包括以下步骤：

步骤600：利用获得的系数对输入的数据进行滤波处理得到X偏振态的数据和Y偏振态的数据，将得到的X偏振态的数据和Y偏振态的数据缓存后输出。

本步骤之前还包括：生成系数。系数包括H映射到X的系数c_xh(m)、V映射到X的系数c_xv(m)、H映射到Y的系数c_yh(m)以及V映射到Y的系数c_yv(m)。

本步骤中的对输入的数据进行滤波处理包括：

假设采用FIR滤波器，滤波处理的数学表达式如公式(1)、公式(2)所示，这里不再赘述。

步骤601：根据获得的系数，计算H、V映射到X的系数重心与系数抽头中心的第一距离，计算H、V映射到Y的系数重心与系数抽头中心的第二距离。

本步骤中，H、V映射到X的系数重心xc_mass和H、V映射到Y的系数重心yc_mass的计算分别如公式(3)和公式(4)所示，这里不再赘述。

本步骤中，H、V映射到X的系数重心xc_mass与系数抽头中心的第一距离xc_dsc和H、V映射到Y的系数重心yc_mass与系数抽头中心的第二距离yc_dsc的计算分别如公式(5)和公式(6)所示，这里不再赘述。

步骤602：根据系统的性能需求以及得到的第一距离和第二距离，获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理。

本步骤中，根据系统特性即系统的性能需求，可以通过一阶滤波或二阶滤波环路或在滤波环路输出加上积分器电路分别产生X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err。具体的滤波参数由系统时钟抖动特性决定。图4为本发明自适应均衡器输出的误差信号作用于时钟同步处理的实施例的示意图，如图4所示，这样，将获得的X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err反馈给已有的时钟同步模块处理，再将时钟同步单元提取出的时钟误差信号clk_err分别与X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err求和，得到作用于X偏振态的数据的X偏振态的总误差信号x_err，和作用于Y偏振态的数据的Y偏振态的总误差信号y_err。而对时钟同步模块中插值处理输出的数据进行自适应滤波，再反馈误差信号给时钟同步单元，以此缓慢地调整了系数，达到误差信号趋近于零。其中，插值处理可以由各种插值算法来实现，如拉格朗日插值算法等，时钟同步模块的具体实现，以及插值处理的具体实现并不用于限定本发明的保护范围，这里不再赘述。

本发明强调的是，对X偏振态的数据和Y偏振态的数据分别差生误差信号，以对X偏振态的数据和Y偏振态的数据分别进行调整。

通过本发明提供的实现自适应均衡处理的方法可以看出，由于误差的计算分别考虑了X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号，分别对X偏振态的数据和Y偏振态的数据进行调整，灵活、有效地控制了X偏振态和Y偏振态的系数往抽头中心位置靠近。

本发明方法还包括步骤6031：

检测H、V映射到X的系数能量与H、V映射到Y的系数能量，当系数能量处于抽头边界处时，根据系数调整和不调整的代价，确定是否进行系数整数样点的调整，如果需要调整，根据调整指令对系数进行调整，同时根据调整指令对输出数据进行调整。

这里，将系数的调整指令反馈给系数产生模块和数据输出处理模块，进行系数的调整和滤波输出数据的调整，保证了系统帧不会有偏移。

其中，H、V映射到X的系数能量px(m)与H、V映射到Y的系数能量py(m)的计算如公式(7)和公式(8)所示，这里不再赘述。

其中，确定是否进行系数整数样点的调整具体包括：

当发现px(m)头部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于预先设置的第一阈值thr1，且px(m)尾部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第二阈值thr2，且如果尾部的两个抽头被移除后，新的尾部抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向右粗调的调整指令。

当发现px(m)尾部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于第一阈值thr1，且px(m)头部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于第二阈值thr2，且如果头部的两个抽头被移除后，新的头部抽头的能量占总能量的比率小于第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向左粗调的调整指令。

同样地，py(m)和px(m)具有相同的处理过程，且二者互相独立，具体地：

当发现py(m)头部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于预先设置的第一阈值thr1，且py(m)尾部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第二阈值thr2，且如果尾部的两个抽头被移除后，新的尾部抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向右粗调的调整指令。

当发现py(m)尾部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于第一阈值thr1，且py(m)头部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于第二阈值thr2，且如果头部的两个抽头被移除后，新的头部抽头的能量占总能量的比率小于第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向左粗调的调整指令。

其中，根据获得的调整指令对系数进行调整具体包括：

当调整指令为系数向左粗调时， ${c_{xh}}^{\′}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}{c}_{xh}\left(m+1\right)& m=1,...,M-1\\ 0& m=M\end{array}\right.,$ c_xv'(m)进行相同处理过程；当调整指令为系数向右粗调时， ${c_{xh}}^{\′}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& m=1\\ c_{xh}\left(m-1\right)& m=2,...,M\end{array}\right.,$ c_xv'(m)也进行相同处理过程；

或者，也可以是根据调整指令为系数向左粗调或调整指令为系数向右粗调，直接将系数的头部或尾部的2个样点移出。

这里，假设自适应均衡FIR输出数据长度为N。按照图5的方式进行组数，即当前时钟节拍的FIR数据加上前一时钟节拍尾部(M-1)个数据，再加上sample个数据，共同进行FIR滤波。

具体地，根据获得的调整指令对输出的数据进行调整具体包括：

当未收到调整指令即无需对系数进行调整时，自适应均衡器输出(N+samp)的后N点数据；当调整指令为系数向右粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N-samp)点数据；当调整指令为系数向左粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N+samp)点数据；

对输出进行数据缓存并输出固定N长度的数据。

进一步地，本发明方法还包括步骤6032：

计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与H、V映射到Y的系数重心yc_mass，在一定周期内计算重心最大值，根据二者的重心最大值的差值，确定是否进行系数整数样点的调整，如果需要调整，根据调整指令对系数进行调整，同时根据调整指令对输出的数据进行调整。具体包括：

当二者的重心最大值的差值大于预先设置的第四阈值thr4时，产生X偏振态系数左移、Y偏振态系数右移的调整指令；当二者的重心最大值的差值小于预先设置的第五阈值-thr4时，产生X偏振态系数右移、Y偏振态系数左移的调整指令。这样，很好地预防了系数重心偏移到边界处。

其中，第一阈值thr1、第二阈值thr2、第三阈值thr3和第四阈值thr4可以寄存器配置。

进一步地，本发明方法还包括：

在系统初始收敛时，由于均衡器处于盲自适应过程，应积极地对系数进行粗调干预，本发明提供的技术方案中，此时可以将第一阈值thr1、第二阈值thr2、第三阈值thr3和第四阈值thr4设置宽松；而当系统稳定工作时，除了信道突发的变化，应减少对系数的干预，此时，可以将第一阈值thr1、第二阈值thr2、第三阈值thr3和第四阈值thr4设置更加严格。这样，既保证了灵活、有效地控制了X偏振态和Y偏振态的系数往抽头中心位置靠近，又减少了对系数的调整。

下面结合几个实施例对本发明提供的技术方案进行详细描述。

图7为本发明实现自适应均衡处理的第一实施例的流程示意图，第一实施例应用于城域网中，城域网场景下，需要抵抗信道的PMD较小，自适应均衡器所需的阶数也较小，第一实施例中以9阶FIR为例。由于X偏振态、Y偏振态之间相互独立，为了描述方便，本实施例的描述仅以X偏振态为例，Y偏振态与X偏振态进行相同的处理。如图7所示，具体包括：

步骤700：系数缓调，通过系数计算误差信号，反馈给时钟同步处理的插值处理实现系数缓调。具体包括：

计算H、V映射到X偏振态的系数重心xc_mass，计算如公式(3)所示；

计算H、V映射到X偏振态的系数重心xc_mass与抽头中心的第一距离，如公式(5)所示，即xc_dsc＝xc_mass-(M+1)/2＝cx_mass-5；

由计算得到的第一距离求得误差信号cx_err。误差信号视系统的性能需求，考虑一阶滤波，如cx_err(n)＝para_prop*cx_dsc(n)；或者，二阶滤波，如fintg_loop(n)＝fintg_loop(n-1)+para_fintg*cx_dsc(n)，cx_err(n)＝para_prop*cx_dsc(n)+fintg_loop(n)；或者，在一阶滤波或二阶滤波后面增加积分电路，如cx_err(n)＝cx_err(n-1)+delta_cx_err，其中，delta_cx_err为滤波电路的输出；比例因子para_prop和积分因子para_fintg由系统时钟抖动特性决定；

将误差信号cx_err与时钟定时误差clk_err相加，得到X偏振态的总误差信号x_err，作用于已有时钟同步处理中的插值模块的X偏振态的数据。其中，本领域技术人员知道，插值模块可以由各种插值算法来实现，如拉格朗日插值算法等。本发明中，由于X偏振态、Y偏振态之间相互独立，这样就分别灵活地实现了对X偏振态的系数往抽头中心位置靠近的控制，以及对Y偏振态的系数往抽头中心位置靠近的控制。

对插值模块输出的数据进行自适应滤波，再反馈误差信号给时钟同步单元，从而进行对系数的缓慢调整，以达到误差信号趋近于零。

步骤701：系数粗调，通过计算系数的能量特性，来判断是否需要对系数进行粗调，以适应信道大的突变。具体而言，见图7所示，包括：

步骤7011：计算H、V映射到X偏振态系数的能量px(m)，如公式(7)所示，这里不再赘述；以及，

计算出头部抽头能量占总能量的比率ratio_p1＝px(1)/sum(px(m))；计算出尾部2个可能被移出的抽头能量和占总能量的比率ratio_p2＝(px(8)+px(9))/sum(px(m))；计算出如果尾部的2个系数被移出，新的尾部的抽头能量占总能量的比率ratio_p3＝px(7)/sum(px(m))；

计算出尾部抽头能量占总能量的比率ratio_p4＝px(9)/sum(px(m))；计算出头部2个可能被移出的抽头能量和占总能量的比率ratio_p5＝(px(1)+px(2))/sum(px(m))；计算出如果头部的2个系数被移出，新的头部的抽头能量占总能量的比率ratio_p6＝px(3)/sum(px(m))。

步骤7012：根据获得的能量特性及比率关系，判断是否满足ratio_p1>thr1，且ratio_p2<thr2，且ratio_p3<thr3，如果满足，进入步骤7014；如果不满足，进入步骤7015。

步骤7013：判断是否满足ratio_p4>thr1，且ratio_p5<thr2，且ratio_p6<thr3，如果满足，进入步骤7016；如果不满足，进入步骤7015。

步骤7014：确定进行右调，将系数和输出的数据往右移动如2个样点。之后结束。

步骤7015：确定进行左调，将系数和输出的数据往左移动如2个样点。其中，thr1、thr2和thr3为门限值，可寄存器配置。

步骤7016：根据系数偏移的方向进行系数调整和对滤波输出的数据进行选择输出，具体包括：

根据系统特性，可以粗调一个或二个系数样点。第一实施例中以粗调一个系数样点为例。当系数向左调整时， ${c_{xh}}^{\&prime;}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}{c}_{xh}\left(m+1\right)& m=1,...,8\\ 0& m=9\end{array}\right.,$ c_xv'(m)进行相同处理过程；当系数向右调整时， ${c_{xh}}^{\&prime;}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& m=1\\ c_{xh}\left(m-1\right)& m=2,...,17\end{array}\right.,$ c_xv'(m)也进行相同处理过程。

为了方便描述，假设自适应均衡FIR输出数据长度为N。按照图5的方式进行组数，即当前时钟节拍的FIR数据加上前一时钟节拍尾部(M-1)个数据，再加上sample个数据，共同进行FIR滤波。

具体地，根据获得的调整指令，对输出的数据进行处理具体包括：

当未收到调整指令即无需对系数进行调整时，自适应均衡器输出(N+samp)的后N点数据；当调整指令为系数向右粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N-samp)点数据；当调整指令为系数向左粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N+samp)点数据；

对输出进行数据缓存并输出固定N长度的数据。

图8为本发明实现自适应均衡处理的第二实施例的流程示意图，应用于骨干网中，骨干网场景下，需要抵抗信道的PMD较大，自适应均衡器所需的阶数也较大，第二实施例中以17阶FIR为例。。由于X偏振态、Y偏振态之间相互独立，为了描述方便，本实施例的描述仅以X偏振态为例，Y偏振态与X偏振态进行相同的处理。如图8所示，具体包括：

步骤800：系数缓调，通过系数计算误差信号，反馈给时钟同步处理的插值处理实现系数缓调。具体包括：

计算H、V映射到X偏振态系数的重心xc_mass，计算如公式(3)所示；

计算H、V映射到X偏振态的系数重心xc_mass与抽头中心的第一距离，如公式(5)所示，即xc_dsc＝xc_mass-(M+1)/2＝cx_mass-9；

由计算德奥的第一距离求得误差信号cx_err。误差信号视系统的性能需求，考虑一阶滤波，如cx_err(n)＝para_prop*cx_dst(n)；或者，二阶滤波，如fintg_loop(n)＝fintg_loop(n-1)+para_fintg*cx_dsc(n)，cx_err(n)＝para_prop*cx_dsc(n)+fintg_loop(n)；或者，在一阶滤波或二阶滤波后面增加积分电路，如cx_err(n)＝cx_err(n-1)+delta_cx_err，其中，delta_cx_err为滤波电路的输出；比例因子para_prop和积分因子para_fintg由系统时钟抖动特性决定；

将误差信号cx_err与时钟定时误差clk_err相加，得到X偏振态的总误差信号x_err，作用于已有时钟同步处理中的插值模块的X偏振态的数据。其中，本领域技术人员知道，插值模块可以由各种插值算法来实现，如拉格朗日插值算法等。本发明中，由于X偏振态、Y偏振态之间相互独立，这样就分别灵活地实现了对X偏振态的系数往抽头中心位置靠近的控制，以及对Y偏振态的系数往抽头中心位置靠近的控制。

对插值模块输出的数据进行自适应滤波，再反馈误差信号给时钟同步单元，从而进行对系数的缓慢调整，以达到误差信号趋近于零。

步骤801：本步骤为以抵抗信道突变而进行的第一系数粗调，通过计算系数的能量特性，来判断是否需要对系数进行粗调，以适应信道大的突变。具体实现与第一实施例中的步骤701一致，如图7所示，包括：

步骤7011：计算H、V映射到X偏振态系数的能量px(m)，如公式(7)所示，这里不再赘述；以及，

计算出头部抽头能量占总能量的比率ratio_p1(n)＝px(n)/sum(px(m))，n取1、2、3；计算出尾部2个可能被移出的抽头能量和占总能量的比率ratio_p2＝(px(16)+px(17))/sum(px(m))；计算出如果尾部的2个系数被移出，新的尾部的抽头能量占总能量的比率ratio_p3＝px(15)/sum(px(m))；

计算出尾部抽头能量占总能量的比率ratio_p4(n)＝px(n)/sum(px(m))，n取15、16、17；计算出头部2个可能被移出的抽头能量和占总能量的比率ratio_p5＝(px(1)+px(2))/sum(px(m))；计算出如果头部的2个系数被移出，新的头部的抽头能量占总能量的比率ratio_p6＝px(3)/sum(px(m))。

步骤7012：根据获得的能量特性及比率关系，判断是否满足ratio_p1(1)>thr1或ratio_p1(2)>thr1或ratio_p1(3)>thr1，且ratio_p2<thr2，且ratio_p3<thr3，如果满足，进入步骤7014；如果不满足，进入步骤7015。

步骤7013：判断是否满足ratio_p4(1)>thr1或ratio_p4(2)>thr1或ratio_p4(3)>thr1，且ratio_p5<thr2，且ratio_p6<thr3，如果满足，进入步骤7016；如果不满足，进入步骤7015。

步骤7014：确定进行右调，将系数和输出的数据往右移动2个样点，之后结束。

步骤7015：确定进行左调，将系数和输出的数据往左移动如2个样点。

步骤7016：根据系数偏移的方向进行系数调整和对滤波输出的数据进行选择输出。

步骤802：本步骤为以预防系数重心偏移到边界处而进行的第二系数粗调。通过计算X偏振态的系数重心最大值和Y偏振态的系数重心最大值的差值，来预防重心偏移到边界处。如图8所示，具体包括：

步骤8021：计算H、V映射到X偏振态的系数重心xc_mass和H、V映射到Y偏振态系数的重心yc_mass。

步骤8022：统计预设一段时间周期内xc_mass的最大值cx_max和yc_mass的最大值cy_max；计算cx_max与cy_max的差值，即cxy_max＝cx_max-cy_max。

步骤8023：当cxy_max>thr4，将X偏振态系数往右移2个样点，Y偏振态系数往左移2个样点；当cxy_max<-thr4，将X偏振态系数往左移2个样点，Y偏振态系数往右移2个样点。其中，thr4为门限值，可寄存器配置。

步骤8024：根据系数偏移的方向进行系数调整和对滤波输出的数据进行选择输出，以保证系统帧不会有偏移。具体包括：

根据系统特性，可以粗调一个或二个系数样点。此实施例以粗调一个系数样点为例。当系数向左调整时， ${c_{xh}}^{\&prime;}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}{c}_{xh}\left(m+1\right)& m=1,...,16\\ 0& m=17\end{array}\right.,$ c_xv'(m)进行相同处理过程；当系数向右调整时， ${c_{xh}}^{\&prime;}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& m=1\\ c_{xh}(m-1)& m=2,...,17\end{array}\right.,$ c_xv'(m)也进行相同处理过程。

为了方便描述，假设自适应均衡FIR输出数据长度为N。按照图5的方式进行组数，即当前时钟节拍的FIR数据加上前一时钟节拍尾部(M-1)个数据，再加上sample个数据，共同进行FIR滤波。

具体地，根据获得的调整指令，对输出的数据进行处理具体包括：

当未对系数进行调整即无需对系数进行调整时，自适应均衡器输出N+samp的后N点数据；当调整指令为系数向右粗调时，自适应均衡器输出N+samp的后N-samp点数据；当调整指令为系数向左粗调时，自适应均衡器输出N+samp的后N+samp点数据。

对输出进行数据缓存并输出固定N长度的数据。

为了使得系统初始和稳定工作后的统一，在系统初始收敛时，由于自适应均衡器处于盲自适应过程，应积极地对系数进行粗调干预，此时可以将阈值设置宽松；当系统稳定工作时，除了信道突发的变化，应减少对系数的干预，可以将阈值设置更加严格。具体包括：

首先，进行将边界系数尽快调整到中心位置的第一系数粗调，通过计算系数的能量特性，来判断是否需要对系数进行粗调，以适应信道大的突变。具体实现与第一实施例中的步骤701一致，这里不再赘述。

与第一实施例不同的是：当系数初始收敛时，thr1、thr2和thr3可配置为较宽松的值，以便灵活、方便地调整X偏振态和Y偏振态的系数，使其尽快收敛到中心抽头位置；当系数稳定工作时，thr1、thr2和thr3可配置为较严格的值，减少系数的调整。

然后，进行以预防系数重心偏移到边界处而进行的第二系数粗调。通过计算X偏振态的系数重心最大值和Y偏振态的系数重心最大值的差值，来预防重心偏移到边界处。具体而言，具体实现与第二实施例中的步骤802一致，这里不再赘述。

与第二实施例不同的是，当系数初始收敛时，thr4可配置为较宽松的值，以便灵活、方便地调整X偏振态和Y偏振态的系数，使其尽快收敛到中心抽头位置；当系数稳定工作时，thr4可配置为较严格的值，减少系数的调整。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (26)

1.一种自适应均衡器，其特征在于，至少包括系数产生模块、滤波处理模块、系数控制模块，以及数据输出处理模块；其中，

系数产生模块，用于计算出滤波处理所需的系数，并输出给滤波处理模块和系数控制模块；

滤波处理模块，用于利用获得的系数对输入的数据进行滤波处理得到X偏振态的数据和Y偏振态的数据，并输出给数据输出处理模块；

数据输出处理模块，用于将得到的X偏振态的数据和Y偏振态的数据缓存后输出；

系数控制模块，用于根据来自系数产生模块的系数，计算H、V映射到X的系数重心与系数抽头中心的第一距离，计算H、V映射到Y的系数重心与系数抽头中心的第二距离；根据得到的第一距离和第二距离，获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理；

其中，系数包括H映射到X的系数c_xh(m)、V映射到X的系数c_xv(m)、H映射到Y的系数c_yh(m)以及V映射到Y的系数c_yv(m)。

2.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，所述滤波处理模块为有限冲击响应FIR滤波器。

3.根据权利要求2所述的自适应均衡器，其特征在于，所述系数产生模块采用盲检测算法实现。

4.根据权利要求1～3任一项所述的自适应均衡器，其特征在于，所述系数控制模块中计算第一距离和第二距离为：

按照下式计算H、V映射到X的系数重心xc_mass： $xc\_mass=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}(m\&times;{\left|c_{xh}\left(m\right)\right|}^n+m\&times;|c_{xv}\left(m\right))/\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}({\left|c_{xh}\left(m\right)\right|}^n+|c_{xv}\left(m\right));$

按照下式计算H、V映射到Y的系数重心yc_mass： $yc\_mass=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}(m\&times;{\left|c_{yh}\left(m\right)\right|}^n+m\&times;|c_{yv}\left(m\right))/\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}({\left|c_{yh}\left(m\right)\right|}^n+|c_{yv}\left(m\right));$

按照下式计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与系数抽头中心的第一距离xc_dsc：xc_dsc＝xc_mass-(M+1)/2；

按照下式计算H、V映射到Y的系数重心yc_mass与系数抽头中心的第二距离yc_dsc：yc_dsc＝yc_mass-(M+1)/2；

其中，M为FIR滤波器抽头个数，n为正整数。

5.根据权利要求1～3任一项所述的自适应均衡器，其特征在于，所述系数控制模块中获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号包括：

根据系统的性能需求，通过一阶滤波或二阶滤波环路或在滤波环路输出加上积分器电路分别产生X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err。

6.根据权利要求5所述的自适应均衡器，其特征在于，所述系数控制模块中的获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理包括：

将所述X偏振态误差信号cx_err和所述Y偏振态误差信号cy_err反馈给已有的时钟同步模块处理，再将时钟同步模块提取出的时钟误差信号clk_err分别与X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err求和，得到作用于X偏振态的数据的X偏振态的总误差信号x_err，和作用于Y偏振态的数据的Y偏振态的总误差信号y_err。

7.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，所述系数控制模块还用于：

检测H、V映射到X的系数能量与H、V映射到Y的系数能量，当系数能量处于抽头边界处时，确定是否进行系数整数样点的调整；如果需要调整，将调整指令输出给所述系数产生模块和所述数据输出处理模块；

所述系数控制模块还用于，根据来自系数控制模块的调整指令，对自身产生的系数进行调整；

所述数据输出处理模块还用于，根据来自系数控制模块的调整指令，对要输出的数据进行调整。

8.根据权利要求7所述的自适应均衡器，其特征在于，所述H、V映射到X的系数能量px(m)如下式所示：px(m)＝|c_xh(m)|ⁿ+|c_xv(m)|ⁿ；

所述H、V映射到Y的系数能量py(m)如下式所示：py(m)＝|c_yh(m)|ⁿ+|c_yv(m)|ⁿ；

其中，m取值范围为[1,M]，n为正整数；

所述确定是否进行系数整数样点的调整具体包括：

当所述H、V映射到X的系数能量px(m)/所述H、V映射到Y的系数能量py(m)头部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于预先设置的第一阈值thr1，且px(m)/py(m)尾部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第二阈值thr2，且如果尾部的两个抽头被移除后，新的尾部抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向右粗调的调整指令；

当所述H、V映射到X的系数能量px(m)/所述H、V映射到Y的系数能量py(m)尾部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于第一阈值thr1，且px(m)/py(m)头部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于第二阈值thr2，且如果头部的两个抽头被移除后，新的头部抽头的能量占总能量的比率小于第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向左粗调的调整指令。

9.根据权利要求1所述的自适应均衡器，其特征在于，所述系数控制模块还用于：

计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与H、V映射到Y的系数重心yc_mass，在一定周期内计算重心最大值，根据二者的重心最大值的差值，确定是否进行系数整数样点的调整；

如果需要调整，将调整指令输出给所述系数产生模块以进行对系数的调整，同时将调整指令输出给所述数据输出处理模块以进行对输出数据的调整。

10.根据权利要求9所述的自适应均衡器，其特征在于，所述是否进行系数整数样点的调整包括：

当所述H、V映射到X的系数重心xc_mass的重心最大值与所述H、V映射到Y的系数重心yc_mass的重心最大值的差值大于预先设置的第四阈值thr4时，产生X偏振态系数左移、Y偏振态系数右移的调整指令；

当所述H、V映射到X的系数重心xc_mass的重心最大值与所述H、V映射到Y的系数重心yc_mass的重心最大值的差值小于预先设置的第五阈值-thr4时，产生X偏振态系数右移、Y偏振态系数左移的调整指令。

11.根据权利要求8或10所述的自适应均衡器，其特征在于，在系统初始收敛时，将所述第一阈值thr1、所述第二阈值thr2、所述第三阈值thr3和所述第四阈值thr4设置宽松；

当系统稳定工作时，除信道突发的变化之外，将所述第一阈值thr1、所述第二阈值thr2、所述第三阈值thr3和所述第四阈值thr4设置更加严格。

12.根据权利要求7或9所述的自适应均衡器，其特征在于，系数产生模块具体用于：根据获得的调整指令，

当调整指令为系数向左粗调时， ${c_{xh}}^{\&prime;}\left(m\right)=\{\begin{array}{cc}{c}_{xh}(m+1)& m=1,\mathrm{...},M-1\\ 0& m=M\end{array},$ c_xv'(m)进行相同处理过程；当调整指令为系数向右粗调时， ${c_{xh}}^{\&prime;}\left(m\right)=\{\begin{array}{cc}0& m=1\\ c_{xh}(m-1)& m=2,\mathrm{...},M\end{array},$ c_xv'(m)也进行相同处理过程；

或者，根据调整指令为系数向左粗调或调整指令为系数向右粗调，直接将系数的头部或尾部的2个样点移出。

13.根据权利要求7或9所述的自适应均衡器，其特征在于，所述数据输出处理模块具体用于：根据获得的调整指令，

当未收到调整指令即无需对系数进行调整时，自适应均衡器输出(N+samp)的后N点数据；当调整指令为系数向右粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N-samp)点数据；当调整指令为系数向左粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N+samp)点数据；

对输出进行数据缓存并输出固定N长度的数据；

其中，N为FIR输出数据长度。

14.一种自适应均衡器实现自适应处理的方法，其特征在于，包括：

利用获得的系数对输入的数据进行滤波处理得到X偏振态的数据和Y偏振态的数据，将得到的X偏振态的数据和Y偏振态的数据缓存后输出；

根据获得的系数，计算H、V映射到X的系数重心与系数抽头中心的第一距离，计算H、V映射到Y的系数重心与系数抽头中心的第二距离；

根据系统的性能需求以及得到的第一距离和第二距离，获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，该方法之前还包括：获取所述系数；

系数包括H映射到X的系数c_xh(m)、V映射到X的系数c_xv(m)、H映射到Y的系数c_yh(m)以及V映射到Y的系数c_yv(m)。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述滤波为FIR滤波器；对输入的数据进行滤波处理包括：

其中，M为FIR滤波器抽头个数；x(n)为X偏振态的数据，y(n)为Y偏振态的数据，h(n-m)为输入FIR滤波器的H偏振态的数据，v(n-m)为输入FIR滤波器的V偏振态的数据。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述计算第一距离，第二距离包括：

按照下式计算H、V映射到X的系数重心xc_mass： $xc\_mass=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}(m\&times;{\left|c_{xh}\left(m\right)\right|}^n+m\&times;|c_{xv}\left(m\right))/\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}({\left|c_{xh}\left(m\right)\right|}^n+\left|c_{xv}\left(m\right)\right);$

按照下式计算H、V映射到Y的系数重心yc_mass： $yc\_mass=\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}(m\&times;{\left|c_{yh}\left(m\right)\right|}^n+m\&times;|c_{yv}\left(m\right))/\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}({\left|c_{yh}\left(m\right)\right|}^n+\left|c_{yv}\left(m\right)\right);$

按照下式计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与系数抽头中心的第一距离xc_dsc：xc_dsc＝xc_mass-(M+1)/2；

按照下式计算H、V映射到Y的系数重心yc_mass与系数抽头中心的第二距离yc_dsc：yc_dsc＝yc_mass-(M+1)/2；

其中，M为FIR滤波器抽头个数，n为正整数。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号包括：

根据系统的性能需求，通过一阶滤波或二阶滤波环路或在滤波环路输出加上积分器电路分别产生X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述将获取X偏振态误差信号和Y偏振态误差信号并分别作用于时钟同步处理中的X偏振态的数据的插值处理和Y偏振态的数据的插值处理包括：

将所述X偏振态误差信号cx_err和所述Y偏振态误差信号cy_err反馈给已有的时钟同步模块处理，再将提取出的时钟误差信号clk_err分别与X偏振态误差信号cx_err和Y偏振态误差信号cy_err求和，得到作用于X偏振态的数据的X偏振态的总误差信号x_err，和作用于Y偏振态的数据的Y偏振态的总误差信号y_err。

20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

检测H、V映射到X的系数能量与H、V映射到Y的系数能量，当系数能量处于抽头边界处时，确定是否进行系数整数样点的调整；

如果需要调整，根据调整指令对系数进行调整，同时根据调整指令对输出数据进行调整。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述H、V映射到X的系数能量px(m)如下式所示：px(m)＝|c_xh(m)|ⁿ+|c_xv(m)|ⁿ；

所述H、V映射到Y的系数能量py(m)如下式所示：py(m)＝|c_yh(m)|ⁿ+|c_yv(m)|ⁿ；

其中，m取值范围为[1,M]，n为正整数；

所述确定是否进行系数整数样点的调整具体包括：

当所述H、V映射到X的系数能量px(m)/所述H、V映射到Y的系数能量py(m)头部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于预先设置的第一阈值thr1，且px(m)/py(m)尾部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第二阈值thr2，且如果尾部的两个抽头被移除后，新的尾部抽头的能量占总能量的比率小于预先设置的第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向右粗调的调整指令；

当所述H、V映射到X的系数能量px(m)/所述H、V映射到Y的系数能量py(m)尾部几个抽头的能量有任意一个抽头的能量占总能量的比率大于第一阈值thr1，且px(m)/py(m)头部要调出的两个抽头的能量占总能量的比率小于第二阈值thr2，且如果头部的两个抽头被移除后，新的头部抽头的能量占总能量的比率小于第三阈值thr3时，认为此时对系数进行粗调的代价要小于不进行粗调的代价，则产生系数向左粗调的调整指令。

22.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

计算H、V映射到X的系数重心xc_mass与H、V映射到Y的系数重心yc_mass，在一定周期内计算重心最大值，根据二者的重心最大值的差值，确定是否进行系数整数样点的调整；

如果需要调整，根据调整指令对系数进行调整，同时根据调整指令对输出的数据进行调整。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述是否进行系数整数样点的调整包括：

当所述H、V映射到X的系数重心xc_mass的重心最大值与所述H、V映射到Y的系数重心yc_mass的重心最大值的差值大于预先设置的第四阈值thr4时，产生X偏振态系数左移、Y偏振态系数右移的调整指令；

当所述H、V映射到X的系数重心xc_mass的重心最大值与所述H、V映射到Y的系数重心yc_mass的重心最大值的差值小于预先设置的第五阈值-thr4时，产生X偏振态系数右移、Y偏振态系数左移的调整指令。

24.根据权利要求21或23所述的方法，其特征在于，在系统初始收敛时，将所述第一阈值thr1、所述第二阈值thr2、所述第三阈值thr3和所述第四阈值thr4设置宽松；

当系统稳定工作时，除信道突发的变化之外，将所述第一阈值thr1、所述第二阈值thr2、所述第三阈值thr3和所述第四阈值thr4设置更加严格。

25.根据权利要求20或22所述的方法，其特征在于，所述根据调整指令对系数进行调整包括：

当调整指令为系数向左粗调时， ${c_{xh}}^{\&prime;}\left(m\right)=\{\begin{array}{cc}{c}_{xh}(m+1)& m=1,\mathrm{...},M-1\\ 0& m=M\end{array},$ c_xv'(m)进行相同处理过程；当调整指令为系数向右粗调时， ${c_{xh}}^{\&prime;}\left(m\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& m=1\\ c_{xh}(m-1)& m=2,...,M\end{array}\right.,$ c_xv'(m)也进行相同处理过程；

或者，根据调整指令为系数向左粗调或调整指令为系数向右粗调，直接将系数的头部或尾部的2个样点移出。

26.根据权利要求20或22所述的方法，其特征在于，所述根据调整指令对输出的数据进行调整包括：

当未收到调整指令即无需对系数进行调整时，自适应均衡器输出(N+samp)的后N点数据；当调整指令为系数向右粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N-samp)点数据；当调整指令为系数向左粗调时，自适应均衡器输出(N+samp)的后(N+samp)点数据；

对输出进行数据缓存并输出固定N长度的数据；

其中，N为FIR输出数据长度。