CN111884960B - 一种偏振解复用信号处理盲均衡方法及偏振解复用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种偏振解复用信号处理盲均衡方法及偏振解复用装置，涉及光纤通信系统领域，该装置包括主滤波器，星座图解映射模块，主控制器及抽头控制和奇异性监督模块，抽头控制和奇异性监督模块用于依照主控制器控制指令计算第一误差，第二误差，控制并计算加权误差，控制并计算学习因子，计算奇异性度量的大小监控并预防出现奇异性收敛，计算抽头系数历史增量，以及控制抽头更新和反转，实现主滤波器的抽头系数自适应更新。本发明的快速偏振解复用装置适用于多种调制格式，还可兼容现有商用DSP芯片的算法处理流程，收敛快，精度高，无奇异的盲自适应均衡，完美匹配快速SOP变化的应用场景。

Description

一种偏振解复用信号处理盲均衡方法及偏振解复用装置
技术领域
本发明涉及光纤通信系统领域，具体涉及一种偏振解复用信号处理盲均衡方法及偏振解复用装置。
背景技术
移动互联、云计算、高清视频等流量密集型应用的迅猛发展，加速了5G通信时代的到来，也对光承载网络的稳定性和容量提出了更高的要求。凭借其强大的数字信号处理及线性甚至非线性损伤恢复能力，数字相干光通信已经成为光传输系统业界主流选择，单通道速率已经逐渐从100G升级至400G甚至800G。为了进一步提高频谱利用效率，扩展相干光传输系统容量，高波特率及高阶调制格式成为系统升级首选方案。基于偏振复用（PDM）的四进制正交相位调制（QPSK），8进制幅度相位调制（8QAM），16进制幅度相位调制（16QAM）等调制方案已经在商用系统中广泛应用。通常来讲，相干DSP芯片中的部分解调和均衡算法对调制格式是相当敏感的，比如相位估计算法，偏振解复用算法等。对于相位估计算法，可以采用盲搜索技术（BPS）来适应不同调制格式。为了在单芯片中支持多种调制格式，一种低复杂度的、统一架构的偏振解复用算法必不可少。
目前，相干光通信系统中的偏振解复用算法技术主要分为两大类，即盲均衡和数据辅助均衡。后者通常会带来额外的开销，牺牲频率效率，因而盲自适应均衡技术被广泛采用。通常，对于QPSK等多进制相位调制格式，可以采用蝶形滤波器结合恒模算法（CMA）来将信号的幅度均衡到恒定半径的圆上，来实现偏振态（SOP，State Of Polarization）跟踪和偏振解复用以及偏振模色散（PMD，Polarization Mode Dispersion）的补偿。虽然CMA也可以用于8QAM，16QAM等更高阶的调制信号，但稳态误差较大，均衡性能差，为了改善均衡性能，则需要采用多模算法（MMA）或半径导引均衡（RDE），甚至判决导引最小均方误差算法（DD-LMS）。
这类盲均衡算法在实际应用中可能存在以下缺点。1）算法收敛慢，难以抵抗较大SOP变化，在一些对雷击、震动敏感的光缆,如架空光缆(OPGW)等相干光传输系统中应用受限。2）恒模算法或多模算法本身容易误收敛到局部最小值上，算法出现奇异性，最终导致均衡器输出两路相同的信号，业务数据丢失。3）虽然增大自适应步长可以一定程度上加快收敛，但稳态误差也会随之加大，因而难以同时兼顾收敛速度和收敛精度。4）DD-LMS，独立成本分析（ICA），卡尔曼滤波（Kalman filtering）等算法虽然可以提升高阶QAM的均衡性能或改善收敛速度，但其复杂度较高，并难以兼容传统的100G相干DSP芯片的系统设计，并且可能对频偏和相位噪声敏感。
因此，为了应对光纤链路中快速SOP变化，解决盲均衡算法收敛容易出现奇异性，提升收敛速率和收敛精度，需要一种支持多种调制格式、并尽可能兼容现有商用相干DSP算法处理流程的快速偏振解复用装置和方法。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种偏振解复用信号处理盲均衡方法及对应的偏振解复用装置，其可适用于多种调制格式（PDM-QPSK，PDM-8QAM，PDM-16QAM等），在提高收敛速率的同时，保证较小的稳态误差，并且避免偏振解复用时出现奇异性。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种偏振解复用信号处理盲均衡方法，包括：
根据主滤波器输出数据和目标半径计算第一误差、根据星座图解映射模块输出判决误差计算第二误差，根据第一误差与第二误差相对关系计算加权因子和加权误差，根据抽头系数的历史增量计算历史学习因子，根据加权误差计算误差学习因子；
根据抽头系数历史增量和误差学习因子计算新的抽头系数，发送给主滤波器；
主滤波器根据新的抽头系数，对输入数据均衡；
所述目标半径为星座图归一化后的等效半径或星座图归一化后每一圈半径。
在上述技术方案的基础上，还包括：
所述数据均衡过程分为预收敛过程和稳态收敛过程两个阶段，系统启动时预设各参数初始值，进入预收敛过程；根据加权误差和抽头系数历史增量的大小判断是否进入稳态收敛过程。
在上述技术方案的基础上，预收敛过程的第一误差按以下公式计算：
Figure 411671DEST_PATH_IMAGE001
其中，p为可调参量，取值为1或2；xout(k)，yout(k)为k时刻主滤波器的两路输出信 号；
Figure 269773DEST_PATH_IMAGE002
为星座图的等效半径。
在上述技术方案的基础上，计算稳态收敛过程的第一误差时，首先按以下公式计算所有可能的半径误差：
Figure 414447DEST_PATH_IMAGE003
其中，j=1，2，…，Mr；rj为第j圈星座图归一化后的目标半径；xout，yout分别为主滤波器的两路输出信号，p为可调参量，取值为1或2；
随后，按以下公式计算可能半径误差的最小值，获取稳态收敛过程的第一误差：
Figure 714847DEST_PATH_IMAGE004
其中，Mr为调制格式对应的星座图上圆环的个数。
在上述技术方案的基础上，所述第二误差按以下公式计算：
Figure 843340DEST_PATH_IMAGE005
其中，i为x或y，
Figure 536489DEST_PATH_IMAGE006
为k时刻的i偏振方向上第二误差，erri(k)为i偏振方向上k 时刻接收到的信号与判决符号之间的判决误差，erri(k-K)为i偏振方向上k时刻之前K个符 号的判决误差，K为频偏估计及相位恢复导致的环路延时，M为求平均的数据长度，m为平均 数据长度的序数，m=1，2，…，M-1。
在上述技术方案的基础上，所述加权误差按以下公式计算：
Figure 83140DEST_PATH_IMAGE007
其中，α为加权因子，
Figure 836332DEST_PATH_IMAGE008
分别为i偏振方向上第一误差，和第二误差的大小，i=x或y，表示两个偏振态方向；
其中，按以下方法根据第一误差和第二误差的相对大小获取加权因子α：
若
Figure 186542DEST_PATH_IMAGE009
，则α=α1，否则α=α2，其中，α1、α2为预设的加权系数，1≥α1＞α2≥0， Th1,i为i偏振方向的预设阈值。
在上述技术方案的基础上，所述误差学习因子按以下方式获得：
以加权误差的绝对值大小为自变量，按预设的非减函数获取及设置误差学习因子的大小；或设置误差学习因子为常数。
在上述技术方案的基础上，所述历史学习因子按以下方式获得：
以抽头系数历史增量绝对值之和为自变量，按预设的非减函数获取及设置历史学习因子的大小；或设置历史学习因子为常数。
在上述技术方案的基础上，所述抽头系数历史增量按以下公式计算：
Figure 667071DEST_PATH_IMAGE010
其中，为i偏振方向上的加权误差，i=x或y，表示两个偏振态方向；xin，yin分别 为主滤波器的两路输入信号；
Figure 976009DEST_PATH_IMAGE012
分别为四组FIR滤波器的抽头系数历史 增量的历史学习因子，(X)*表示X的共轭转置，
Figure 826897DEST_PATH_IMAGE013
分别为四组FIR滤波器上t时刻的抽头系数历史增量。
在上述技术方案的基础上，按以下公式计算新的抽头系数并更新：
Figure 861849DEST_PATH_IMAGE014
其中，ux，uy分别为x，y偏振方向误差学习因子；
Figure 835622DEST_PATH_IMAGE015
分别为四组FIR滤波器上t时刻的抽头系数历史增量；
Figure 179884DEST_PATH_IMAGE016
分别为四组FIR滤波器上t时刻的抽头系数；t表示t时刻。
在上述技术方案的基础上，在预收敛阶段，还包括奇异性检测过程，所述奇异性检测过程包括：
检测是否达到奇异性检测使能的条件；在达到检测条件时，开启奇异性检测，判断经过主滤波器均衡后的信号的互相关系数是否超过互相关阈值Th2；在互相关系数超过互相关阈值Th2时，反转抽头系数。
在上述技术方案的基础上，所述奇异性检测过程中，在最近A次加权误差绝对值的平均值小于预设加权误差阈值Th1，并且当前预收敛状态指示信号指示当前处于预收敛过程时，判定达到奇异性检测使能的条件，其中1＜A≤50。
在上述技术方案的基础上，互相关系数按以下公式计算：
Figure 35845DEST_PATH_IMAGE017
其中，ρ为短时互相关系数，E(.)为求数学期望运算，xout，yout分别为经过主滤波器均衡后的两路输出信号；
互相关阈值Th2满足0.5<Th2<1。
在上述技术方案的基础上，抽头系数的更新方法为：
当检测到当前预收敛状态指示信号指示当前处于预收敛过程并且即将发生奇异性时，抽头更新控制模块按以下公式进行抽头反转：
Figure 343329DEST_PATH_IMAGE018
其中，hxx(k)，hxy(k)，hyx(k)，hyy(k)分别为四个复系数FIR滤波器的第k个抽头系数，k为抽头系数的序数，Ntaps为滤波器的抽头个数；conj(*)为取共轭操作。
本发明还涉及一种快速偏振解复用装置，包括频偏估计模块，相位恢复模块和星座图解映射模块，还包括：
主滤波器，其用于跟踪偏振态变化，消除偏振间串扰，补偿偏振模色散和残余色散以及均衡传输信道中的其它滤波效应或带宽限制导致的损伤，以及根据新的抽头系数，对输入数据均衡；主控制器，用于根据系统相关的参数输出不同的控制指令，控制抽头控制和奇异性监督模块工作；抽头控制和奇异性监督模块，用于依照主控制器控制指令，根据主滤波器输出数据和目标半径计算第一误差，根据星座图解映射模块输出判决误差计算第二误差，根据第一误差与第二误差相对关系控制并计算加权因子和加权误差，控制并计算学习因子，计算奇异性度量的大小监控并预防出现奇异性收敛，计算抽头系数历史增量，根据抽头系数历史增量和误差学习因子计算新的抽头系数，发送给主滤波器；以及控制抽头更新和反转，实现主滤波器的抽头系数自适应更新；其中，所述目标半径为星座图归一化后的等效半径或星座图归一化后每一圈半径。
在上述技术方案的基础上，所述主滤波器包括三路输入，其中的两路输入为经过重采样和时钟恢复的两路偏振态上的复数信号，第三路输入与所述抽头控制和奇异性监督模块的一个输出相连，其两路输出分别与频偏估计模块的两路输入相连；所述主滤波器的输出还与抽头控制和奇异性监督模块的两个输入连接；星座图解映射模块的输入与相位恢复模块的输出相连，包括两路输出，第一路输出送至FEC解码模块，第二路输出与抽头控制和奇异性监督模块的一个输入端相连；抽头控制和奇异性监督模块的第四和第五输入端口还与主滤波器的两个输入分别相连，其第六输入端口连接至所述主控制器的输出，其另一个输出端口连接至主控制器的一个输入端口；所述主控制器的另一个输入为系统提供的参数。
在上述技术方案的基础上，所述的抽头控制和奇异性监督模块包括：奇异性度量模块，第一误差计算模块，第二误差计算模块，误差加权控制模块，学习因子控制模块，抽头系数历史增量计算模块以及抽头更新控制模块；所述第一误差计算模块用于计算均衡后信号离目标半径的差异，为误差加权控制模块提供输入参数；所述第二误差计算模块用于根据星座图解映射模块提供的判决误差计算M个历史时刻符号的平均判决误差，为误差加权控制模块提供输入参数；所述奇异性度量模块，用于根据主滤波器均衡后的两路信号计算N个符号内互相关系数是否超过设定阈值，来判断是否可能即将发生奇异性收敛；以及在互相关系数超过阈值时，输出使能信号让抽头更新控制模块进行相应操作，避免发生奇异性；所述误差加权控制模块，用于根据第一误差计算模块和第二误差计算模块提供的误差绝对值的相对大小，进行适当比例的加权求和得到总的误差，作为抽头系数历史增量计算模块的误差输入，并提供给学习因子控制模块用于适配误差学习因子；所述抽头系数历史增量计算模块用于根据加权误差，抽头系数历史增量，学习因子，以及主滤波器的输入和输出来计算四个滤波器抽头系数每一次迭代更新的增量，并将该历史增量提供给学习因子控制模块用于适配历史学习因子；所述学习因子控制模块用于根据误差加权控制模块提供的加权误差的大小设定误差学习因子的大小，同时根据抽头系数历史增量计算模块提供的抽头系数增量的大小设定历史学习因子的大小；所述抽头更新控制模块用于接收抽头系数历史增量计算模块提供的抽头系数的变化量，控制抽头更新；以及接受奇异性度量模块的输出信息，决定是否完成四个FIR滤波器系数共轭反转的操作以避免收敛发生奇异性。
在上述技术方案的基础上，所述奇异性度量模块、第一误差计算模块、抽头系数历史增量计算模块的第一、第二输入都分别与所述主滤波器的两个输出相连；所述奇异性度量模块的第三输入端与所述主控制器的输出相连，其输出连接到抽头更新控制模块的一个输入端口；所述第一误差计算模块的第三输入端也与所述主控制器的输出相连，其输出连接到误差加权控制模块的一个输入端口；所述第二误差计算模块的输入连接到星座图解映射模块的一个输出，其输出连接到误差加权控制模块的另一个输入端口；所述误差加权控制模块的一个输出连接到学习因子控制模块，另一个输出连接到抽头系数历史增量计算模块的第三输入端口，其第三输出连接到主控制器；所述学习因子控制模块的另一个输入端口连接到抽头系数历史增量计算模块的一个输出端口，其输出连接到抽头系数历史增量计算模块的第四输入端口；所述抽头系数历史增量计算模块的第五和第六输入端口分别与主滤波器的两个输入相连，其另一个输出与抽头更新控制模块的另一个输入端口相连；所述抽头更新控制模块的输出端口连接到主滤波器的抽头输入端口。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明的快速偏振解复用装置中预收敛过程和稳态收敛过程，共用同一硬件设计资源，根据加权误差和抽头系数历史增量的大小，自动切换到稳态收敛过程，实现从快速收敛到稳态求精的无缝衔接；不仅适用于多种调制格式，还可兼容现有商用DSP芯片的流程架构，收敛快，精度高，无奇异的盲自适应均衡，完美匹配快速SOP变化的应用场景。
（2）本发明的偏振解复用信号处理盲均衡方法中主滤波器及抽头更新规则采用统一盲均衡架构，当系统采用不同调制格式实现数据传输时，仅涉及到部分半径参数的调整，并可通过查找表的方式计算星座图对应的等效半径及每一圈的半径，复杂度低。
（3）本发明的偏振解复用信号处理盲均衡方法包括采用基于加权误差和抽头系数历史增量的方法来更新滤波器的抽头系数，并引入误差学习因子和历史学习因子，实现自动调节二者相对比例，提前预测抽头系数调整方向，加快收敛速率，减小偏振解复用达到稳态所需时间，实现快速SOP跟踪和偏振解复用。
（4）本发明的偏振解复用信号处理盲均衡方法中加权误差同时考虑均衡收敛误差和系统最终判决误差，并动态自适应调整其加权系数，兼顾收敛速度和精度，既加快收敛，同时保证较好的均衡效果；在预收敛过程中，引入短时相关计算作为奇异性度量指标，预测收敛奇异性并及时反转抽头系数，避免偏振解复用失败。
附图说明
图1为传统的数字相干光纤通信系统中收端DSP处理流程图；
图2为本发明实施例快速偏振解复用装置结构框图；
图3为本发明实施例快速偏振解复用装置中主滤波器的实现原理图；
图4为本发明实施例快速偏振解复用装置中抽头控制和奇异性监督模块实现原理图；
图5为本发明实施例偏振解复用信号处理盲均衡方法流程图；
图6为另一个本发明实施例偏振解复用信号处理盲均衡方法流程图；
图7为本发明实施例偏振解复用信号处理盲均衡方法中涉及到的QPSK星座图与比特映射关系；
图8为本发明实施例偏振解复用信号处理盲均衡方法中涉及到的16QAM星座图与比特映射关系；
图9为本发明实施例偏振解复用信号处理盲均衡方法中涉及到的不同8QAM的星座图及比特映射关系；
图9（a）为本发明实施例偏振解复用信号处理盲均衡方法中系统调制格式为环形8QAM时符号与比特的映射关系及星座图；
图9（b）为本发明实施例偏振解复用信号处理盲均衡方法中系统调制格式为整数环形8QAM时符号与比特的映射关系及星座图；
图9（c）为本发明实施例偏振解复用信号处理盲均衡方法中系统调制格式为矩形8QAM时符号与比特的映射关系及星座图；
图9（d）为本发明实施例偏振解复用信号处理盲均衡方法中系统调制格式为双矩形8QAM时符号与比特的映射关系及星座图。
图中：1-主滤波器，2-星座图解映射模块，3-抽头控制和奇异性监督模块，4-主控制器，5-频偏估计模块，6-相位恢复模块，10-偏振解复用自适应均衡模块，11-第一复系数FIR滤波器，12-第二复系数FIR滤波器，13-第三复系数FIR滤波器，14-第四复系数FIR滤波器，15-第一加法器，16-第二加法器，31-奇异性度量模块，32-第一误差计算模块，33-第二误差计算模块，34-误差加权控制模块，35-学习因子控制模块，36-抽头系数历史增量计算模块，37-抽头更新控制模块。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，传统的相干光接收机的DSP处理流程包含：ADC（模拟数字转换，Analog-to-digital converter），光学前端补偿，色散补偿，重采样，时钟恢复，偏振解复用自适应均衡，频偏估计，相位恢复，星座图解映射，FEC解码。虽然这种DSP算法流程已经在商用芯片中证明了其有效性和实用性，但由于现有的盲自适应均衡，如恒模算法（CMA），存在着调制格式不透明，收敛慢或稳态误差大，容易陷入局部极值点产生奇异性等缺陷，因而难以适用于一些偏振态（SOP）快速变化的光传输链路应用场景。而且目前DSP芯片的发展趋势是单片芯片同时支持多种线路速率和不同调制格式，如PDM-QPSK，PDM-8QAM，PDM-16QAM等，这也对传统自适应均衡偏振解复用算法提出了新的挑战。
本发明中的所述第一误差为均衡后信号离目标半径的差异，目标半径可以是星座图等效半径，也可以是星座图每一圈符号的半径。第二误差为根据星座图解映射模块提供的判决误差计算M个历史时刻符号的平均判决误差。
本发明实施例提供一种快速偏振解复用装置，其适用于多种调制格式，其包括主滤波器，主滤波器用于跟踪偏振态变化，消除偏振间串扰，补偿偏振模色散和残余色散以及均衡传输信道中的其它滤波效应或带宽限制导致的损伤；频偏估计模块，用于估计信号光与本振光之间的频率偏差并补偿，在一个优选的实施例中，频偏估计模块基于前馈算法进行，使用频域四次方最大值的方法估计频偏，并去除频偏；相位恢复模块，用于估计信号所经历的相位噪声并补偿，在一个优选的实施例中，相位恢复模块基于盲相位搜索算法实现；星座图解映射模块，用于对相位补偿后的信号进行星座图判决，以及比较实际输出信号与理想判决点之间的差异，并提供给抽头控制和奇异性监督模块；主控制器用于根据系统相关的参数输出不同的控制指令，并指示抽头控制和奇异性监督模块工作；抽头控制和奇异性监督模块，用于依照主控制器控制指令计算第一误差，第二误差，控制并计算加权误差，控制并计算误差学习因子，计算奇异性度量的大小监控并预防出现奇异性收敛，计算抽头系数历史增量，以及控制抽头更新和反转，实现主滤波器的抽头系数自适应更新。
参见图2所示，在一个优选的实施例中，适用于多种调制格式快速偏振解复用装置包括：主滤波器1，星座图解映射模块2，抽头控制和奇异性监督模块3以及主控制器4，主滤波器1和抽头控制和奇异性监督模块3共同构成传统偏振解复用装置中的偏振解复用自适应均衡模块10部分，其两路输出信号依次经过频偏估计模块5、相位恢复模块6到达星座图解映射模块2。相关附图中标识in的为输入端口，标识out的为输出端口，标识下标为端口序数，例如标识in1的对应申请文件中的第一输入端口。
其中主滤波器1的两路输入为经过重采样和时钟恢复的两路偏振态上的复数信号，第三路输入与抽头控制和奇异性监督模块3的一个输出相连，主滤波器1两路输出分别与频偏估计模块5的两路输入相连；主滤波器1的输出还与抽头控制和奇异性监督模块3的两个输入连接；星座图解映射模块2的一个输出送至FEC解码模块，另一个输出与抽头控制和奇异性监督模块3的第三个输入端相连；抽头控制和奇异性监督模块3的第四和第五输入端口还与主滤波器1的两个输入分别相连，其第六输入端口连接至所述主控制器4的输出，其另一个输出端口连接至主控制器4的一个输入端口；所述主控制器4的第二个输入为系统提供的参数。
在一个实施例中，主滤波器1包括第一复系数FIR滤波器11，第二复系数FIR滤波器12，第三复系数FIR滤波器13，第四复系数FIR滤波器14，第一加法器15，第二加法器16；
其中，第一复系数FIR滤波器11，第四复系数FIR滤波器14均用于均衡当前输入信号；第二复系数FIR滤波器12用于均衡第二输入信号对第一输入信号的干扰，第三复系数FIR滤波器13用于均衡第一输入信号对第二输入信号的干扰；
第一加法器15和第二加法器16分别用于汇总两个偏振态均衡后信号的输出。
如图3所示，为实现上述功能，在一个优选的实施例中，所述主滤波器1的内部连接结构包括：第一复系数FIR滤波器11，第二复系数FIR滤波器12，第三复系数FIR滤波器13，第四复系数FIR滤波器14，第一加法器15，第二加法器16；经过重采样和时钟恢复后的一个偏振态上的复信号作为主滤波器1的第一输入信号，分别连接到第一复系数FIR滤波器11，和第三复系数FIR滤波器13的信号输入端口上；经过重采样和时钟恢复后的另一个偏振态上的复信号作为主滤波器1的第二输入信号，分别连接到第二复系数FIR滤波器12，和第四复系数FIR滤波器14的信号输入端口上；四个复系数FIR滤波器的另一个输入均来自抽头控制和奇异性监督模块3的输出，这四个复系数FIR滤波器的抽头输出还连接至抽头控制和奇异性监督模块3的一个输入端口上（图中未示出）；第一复系数FIR滤波器11的输出与第一加法器15的一个输入相连；第二复系数FIR滤波器12的输出连接到第一加法器15的另一个输入端口上；第三复系数FIR滤波器13的输出与第二加法器16的一个输入相连；第四复系数FIR滤波器14的输出连接到第二加法器16的另一个输入端口上；第一加法器15和第二加法器16的输出分别作为主滤波器1进行偏振解复用后的两个正交偏振态的输出。
进一步的，所述的抽头控制和奇异性监督模块3包括：奇异性度量模块31，第一误差计算模块32，第二误差计算模块33，误差加权控制模块34，学习因子控制模块35，抽头系数历史增量计算模块36以及抽头更新控制模块37；
奇异性度量模块31、第一误差计算模块32、抽头系数历史增量计算模块36的第一、第二输入都分别与主滤波器1的两个输出相连；
第一误差计算模块32用于计算均衡后信号离目标半径的差异，为误差加权控制模块34提供输入参数；
第二误差计算模块33用于根据星座图解映射模块2提供的判决误差计算M个历史时刻符号的平均判决误差，为误差加权控制模块34提供输入参数；
奇异性度量模块31用于根据主滤波器1均衡后的两路信号计算N个符号内互相关系数是否超过设定阈值，来判断是否可能即将发生奇异性收敛；以及在互相关系数超过阈值时，输出使能信号让抽头更新控制模块37进行相应操作，避免发生奇异性；在一个优选的实施例中，奇异性度量模块31中的奇异性阈值大于0.5，且小于1；
误差加权控制模块34用于根据第一误差计算模块32和第二误差计算模块33提供的误差绝对值的相对大小，进行适当比例的加权求和得到总的误差，作为抽头系数历史增量计算模块36的误差输入，并提供给学习因子控制模块35用于适配误差学习因子；
抽头系数历史增量计算模块36用于根据加权误差，抽头系数历史增量，误差学习因子，以及主滤波器1的输入和输出来计算四个滤波器抽头系数每一次迭代更新的增量，并将该历史增量提供给学习因子控制模块35用于适配历史学习因子；
学习因子控制模块35用于根据误差加权控制模块34提供的加权误差的大小设定误差学习因子的大小，同时根据抽头系数历史增量计算模块36提供的抽头系数增量的大小设定历史学习因子的大小；
所述抽头更新控制模块37用于接收抽头系数历史增量计算模块36提供的抽头系数的变化量，控制抽头更新；以及接受奇异性度量模块31的输出信息，决定是否完成四个FIR滤波器系数共轭反转的操作以避免收敛发生奇异性。
如图4所示，为实现上述功能，一个实施例中一种可行的抽头控制和奇异性监督模块3各模块的连接结构如下：奇异性度量模块31的第三输入端与主控制器4的输出相连，其输出连接到抽头更新控制模块37的一个输入端口；第一误差计算模块32的第三输入端也与所述主控制器4的输出相连，其输出连接到误差加权控制模块34的一个输入端口；所述第二误差计算模块33的输入连接到星座图解映射模块2的一个输出，其输出连接到误差加权控制模块34的另一个输入端口；所述误差加权控制模块34的一个输出连接到学习因子控制模块35，另一个输出连接到抽头系数历史增量计算模块36的第三输入端口，误差加权控制模块34的第三输出连接到主控制器4；所述学习因子控制模块35的另一个输入端口连接到抽头系数历史增量计算模块36的一个输出端口，其输出连接到抽头系数历史增量计算模块36的第四输入端口；所述抽头系数历史增量计算模块36的第五和第六输入端口分别与主滤波器1的两个输入相连，其另一个输出与抽头更新控制模块37的另一个输入端口相连；所述抽头更新控制模块37的输出端口连接到主滤波器1的抽头输入端口。
优选的，可设置主滤波器1中的第一复系数FIR滤波器11，第二复系数FIR滤波器12，第三复系数FIR滤波器13，第四复系数FIR滤波器14的抽头个数均不少于三个，以满足相关控制需求。在一个优选的实施例中，四个复系数FIR滤波器的抽头个数均为13。
在一个实施例中，主滤波器1的输入信号为经过正交归一化，去通道时延偏差，色散补偿，重采样和时钟恢复后的数字信号，其采样速率为波特率的2倍；相关输入信号的调制格式可以为QPSK或16QAM或不同形状星座图的8QAM。
如图5-7所示，本发明实施例中还提供一种偏振解复用信号处理盲均衡方法，其使用如上所述的快速偏振解复用装置进行，该方法包括：根据主滤波器输出数据和目标半径计算第一误差、根据星座图解映射模块输出判决误差计算第二误差，根据第一误差与第二误差相对关系计算加权因子和加权误差，根据抽头系数的历史增量计算历史学习因子，根据加权误差计算误差学习因子；根据抽头系数历史增量和误差学习因子计算新的抽头系数，发送给主滤波器；主滤波器根据新的抽头系数，对输入数据均衡；所述目标半径为星座图归一化后的等效半径或星座图归一化后每一圈半径。
具体的，数据均衡过程分为预收敛过程和稳态收敛过程两个阶段，系统启动时预设各参数初始值，进入预收敛过程；
根据加权误差和抽头系数历史增量的大小判断是否进入稳态收敛过程。
在另一个具体的实施例中，该方法包括以下步骤：
S1、根据当前状态设置预收敛状态指示信号，调整各项参数，启动收敛过程；
S2、根据预收敛状态指示信号获取系统调制格式，查找并获取星座图的等效半径/星座图上每一圈符号的半径大小，根据抽头系数对输入信号进行时域均衡；
S3、根据预收敛状态指示信号和星座图的等效半径/星座图上每一圈符号的半径大小，依次计算均衡收敛误差、系统判决误差、加权误差、抽头系数的历史增量，并计算及更新误差学习因子、历史学习因子；
S4、按照抽头更新或反转规则重新计算新的滤波器抽头系数并更新，完成下一次均衡滤波；
S5、主控制器根据加权误差和抽头系数历史增量的大小判断是否进入稳态收敛过程，若未达到稳态条件，转至步骤S2；若已达到稳态条件，保存当前抽头系数、误差学习因子、历史学习因子，改变当前预收敛状态指示信号，转至步骤S1。
在一个实施例中，可设置初始预收敛状态指示信号为Pre_conv=1；当主控制器判断已达到稳态条件时，设置预收敛状态指示信号为Pre_conv=0；在根据预收敛状态指示信号获取系统调制格式时，当预收敛状态指示信号Pre_conv=1时，进行预收敛流程；当预收敛状态指示信号Pre_conv=0时，进行稳态收敛流程。
如前所述，整个工作过程包括预收敛过程和稳态收敛过程两类，在实施预收敛过程中，还包括：
在主控制器使能奇异性度量检测时，检测均衡器输出信号的短时相关特性，预测并设置奇异性标记位；根据奇异性标记位和抽头系数的历史增量，按照抽头更新或反转规则重新计算新的抽头系数并更新，完成下一次均衡滤波。
在一个实施例中，可在所述步骤S1中，将抽头控制和奇异性监督模块为主滤波器 的四组抽头系数设置初值
Figure 968346DEST_PATH_IMAGE019
，其它抽头系数 初始全为0；设置误差学习因子
Figure 984974DEST_PATH_IMAGE020
；设置历史学习因子
Figure 531493DEST_PATH_IMAGE021
； 设置奇异性标记位设置为Singu=0；主控制器设定预收敛状态指示信号Pre_conv=1，启动预 收敛过程。
在一个优选的实施例中，步骤S3具体包括：
S301：抽头控制和奇异性监督模块中的第一误差计算模块根据主控制器提供的预收敛状态提示Pre_conv以及等效半径或每一圈半径分别计算预收敛第一误差或稳态第一误差，第二误差计算模块根据星座图解映射模块提供的判决误差序列计算第二误差；
S302：抽头控制和奇异性监督模块中的误差加权控制模块比较第一误差和第二误 差的绝对值，并根据二者的相对大小，自动设定误差加权因子α，并计算加权误差
Figure 157516DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 371459DEST_PATH_IMAGE023
；
S303：抽头控制和奇异性监督模块中的抽头系数历史增量计算模块计算四组FIR滤波器抽头系数的历史增量，并将历史增量送给学习因子控制模块；
S304：抽头控制和奇异性监督模块中的学习因子控制模块根据加权误差的大小更 新误差学习因子
Figure 808257DEST_PATH_IMAGE024
；根据抽头系数历史增量大小更新历史学习因子
Figure 373230DEST_PATH_IMAGE025
。
下面就一个具体的可行方案过程进行说明：
S10：初始化，抽头控制和奇异性监督模块为主滤波器的四组抽头系数设置初值
Figure 776180DEST_PATH_IMAGE026
，其它抽头系数初始全为0；设置误差学习 因子μx=μy=μ0；设置历史学习因子
Figure 375788DEST_PATH_IMAGE021
；设置奇异性标记位设置为Singu=0； 主控制器设定预收敛状态指示信号Pre_conv=1，启动预收敛过程；
S11：主控制器根据系统提供的调制格式，利用查找表的方式计算星座图的等效半 径
Figure 717908DEST_PATH_IMAGE027
；
S12：主滤波器根据抽头对输入信号进行时域均衡，输出均衡后信号xout和yout，频偏估计模块，相位恢复模块，星座图解映射模块也依次启动工作；
S13：抽头控制和奇异性监督模块中的第一误差计算模块根据主控制器提供的预收敛状态提示Pre_conv参数值判断当前收敛类别进行对应计算，当预收敛状态参数Pre_conv=1时，采用等效半径计算预收敛第一误差，当预收敛状态参数Pre_conv=0时，采用每一圈半径计算稳态第一误差；第二误差计算模块根据星座图解映射模块提供的判决误差序列计算第二误差；
S14：抽头控制和奇异性监督模块中的误差加权控制模块比较第一误差和第二误 差的绝对值，并根据二者的相对大小，自动设定误差加权因子α，并计算加权误差
Figure 19445DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure 738002DEST_PATH_IMAGE029
；
S15：抽头控制和奇异性监督模块中的抽头系数历史增量计算模块计算四组FIR滤波器抽头系数的历史增量，并将历史增量送给学习因子控制模块；
S16：抽头控制和奇异性监督模块中的学习因子控制模块根据加权误差的大小更 新误差学习因子
Figure 926538DEST_PATH_IMAGE030
；根据抽头系数历史增量大小更新历史学习因子
Figure 455871DEST_PATH_IMAGE031
；
S17：主控制器根据加权误差和预收敛状态指示信号Pre_conv检查是否使能奇异性度量检测；若满足使能条件，则开启抽头控制和奇异性监督模块中的奇异性度量模块，开始检测均衡器输出信号的短时相关特性。并对可能发生收敛奇异性作出预测，即满足奇异性发生条件，则将奇异性标记位设置为1，即Singu=1；
S18：抽头控制和奇异性监督模块中的抽头更新控制模块根据奇异性标记位Singu和抽头系数历史增量,按照抽头更新或反转规则重新计算新的抽头系数，并送给主滤波器进行抽头系数更新，并完成下一次均衡滤波；
S19：主控制器根据加权误差和抽头系数历史增量的大小判断是否进入稳态收敛过程；若未达到稳态条件，继续执行S13至S19中的步骤；若达到稳态条件，转至S20；
S20：主滤波器，频偏估计模块，相位恢复模块，星座图解映射模块继续工作；抽头 控制和奇异性监督模块保存当前四个FIR滤波器的全部抽头系数，保存当前时刻的误差学 习因子
Figure 995436DEST_PATH_IMAGE032
和
Figure 252105DEST_PATH_IMAGE033
，保存当前时刻的历史学习因子
Figure 560727DEST_PATH_IMAGE034
，设置奇异性标记 位设置为Singu=0；主控制器将预收敛指示设置为Pre_conv=0；
S21：主控制器根据系统调制格式，查找星座图上每一圈符号的半径rj的大小；
S22：继续执行S12至S19中的步骤，直到所有数据全部均衡完成。
上述实施例中，所述的不同的调制格式星座图等效半径和每圈半径对应的查找表计算方法中，按下表1查找不同调制格式对应的等效半径及每圈半径：
表1 不同调制格式对应的等效半径及每圈半径的查找表
Figure 493917DEST_PATH_IMAGE036
在一个优选的实施例中，步骤S2中星座图的等效半径按以下计算公式获得：
Figure 989620DEST_PATH_IMAGE037
其中，E(*)为求数学期望运算，X为平均功率归一化后的发端星座图上的符号。
该实施例中，所述主滤波器的均衡方法为：
Figure 315559DEST_PATH_IMAGE038
其中，
Figure 960911DEST_PATH_IMAGE039
分别为所述第一、第二、第三、第四复系数FIR滤波 器的抽头系数；xin，yin为偏振解复用装置的两路输入数据序列，一般是经过上采样到2倍波 特率，并且已经完成时钟恢复；xout(k)，yout(k)为k时刻主滤波器的两路输出信号。其中，第 一复系数FIR抽头滤波器在k时刻的输出信号为：
Figure 81314DEST_PATH_IMAGE040
；Ntaps为 滤波器的抽头个数；n为滤波器的抽头序数，n=1，2，…，Ntaps-1；第二、第三、第四复系数FIR 滤波器的输出与此类似。
该实施例中，当预收敛状态指示信号Pre_conv=1时，所述的预收敛第一误差按以下公式计算：
Figure 329892DEST_PATH_IMAGE041
其中，
Figure 443211DEST_PATH_IMAGE042
为星座图的等效半径，p为可调参量，取值为1或2。
该实施例中，所述的预收敛第二误差按以下公式计算：
Figure 195266DEST_PATH_IMAGE043
其中，i为x或y，
Figure 752149DEST_PATH_IMAGE044
为k时刻的i偏振方向上第二误差，erri(k)为i偏振方向上k 时刻接收到的信号与判决符号之间的判决误差，erri(k-K)为i偏振方向上k时刻之前K个符 号的判决误差，K为频偏估计及相位恢复导致的环路延时，M为求平均的数据长度。
该实施例中，误差加权控制模块按以下公式计算加权误差：
Figure 238757DEST_PATH_IMAGE045
其中，α为加权因子，
Figure 109761DEST_PATH_IMAGE046
，
Figure 247481DEST_PATH_IMAGE047
分别为i偏振方向上第一误差，和第二误差的大 小，i=x或y，表示两个偏振态方向。
该实施例中，抽头系数历史增量计算模块按以下公式计算抽头系数历史增量：
Figure 224533DEST_PATH_IMAGE048
其中，为i偏振方向上的加权误差，i=x或y，表示两个偏振态方向；xin，yin分别 为主滤波器的两路输入信号；
Figure 122399DEST_PATH_IMAGE050
分别为四组FIR滤波器的抽头系数 历史增量的学习因子，(X)*表示X的共轭转置，
Figure 590990DEST_PATH_IMAGE051
分别为四组FIR滤波器上t 时刻的抽头系数历史增量。该实施例中，学习因子控制模块中误差学习因子是加权误差绝 对值的非减函数，可以为常数，也可以随加权误差变化；历史学习因子是抽头系数历史增量 绝对值之和的非减函数，可以为常数，也可以随抽头系数历史增量变化。
该实施例中，抽头更新控制模块对抽头系数的更新进行控制过程中，当检测到Pre_conv=1并且即将发生奇异性，即Singu=1时，按以下公式进行抽头反转：
Figure 692938DEST_PATH_IMAGE052
其中，hxx(k)，hxy(k)，hyx(k)，hyy(k)分别为四个复系数FIR滤波器的第k个抽头系数，Ntaps为滤波器的抽头个数；conj(*)为取共轭操作。
该实施例中，抽头更新控制模块对抽头系数的更新进行控制过程中，在没有检测到奇异性或未达到奇异性检测使能条件时，抽头更新控制模块还按以下公式对抽头系数的更新进行控制：
Figure 403405DEST_PATH_IMAGE054
其中，ux，uy分别为与x，y偏振方向误差大小相关的误差学习因子；
Figure 131059DEST_PATH_IMAGE055
分别为四组FIR滤波器上t时刻的抽头系数历史增量；
Figure 977792DEST_PATH_IMAGE056
分别为四组FIR滤波器上t时刻的抽头系数；t表示t时刻。
在一个实施例中，所述步骤S17中按以下公式计算短时相关特性：
Figure 47379DEST_PATH_IMAGE057
其中E(*)为求数学期望运算，xout，yout分别为经过主滤波器均衡后的两路输出信号。该实施例中，奇异性发生标记条件为：短时相关特性结果大于阈值Th2。同时，判断进入稳态收敛过程的条件是：Pre_conv=1，同时最近A次加权误差绝对值的平均值小于阈值Th3,并且抽头系数历史增量的绝对值之和小于阈值Th4，其中1＜A≤50，在一个优选的实施例中，A=10。
本申请文件中，TH1、Th2、Th3、Th4均为预设的阈值，Th1为相对加权误差阈值，Th2为奇异性度量模块中互相关阈值，Th3为稳态加权误差阈值，TH4为稳态抽头历史增量阈值。
该实施例中，当Pre_conv=0，计算稳态收敛第一误差时还包括：按以下公式计算所有可能的半径误差：
Figure 464716DEST_PATH_IMAGE058
其中，j=1，2，…，Mr；Mr为调制格式对应的星座图上圆环的个数；rj为第j圈星座图归一化后的目标半径；xout，yout分别为主滤波器的两路输出信号，p为可调参量，取值为1或2。
另外，计算稳态收敛第一误差时，还可按以下公式计算可能半径误差的最小值：
Figure 12372DEST_PATH_IMAGE059
优选的，上述实施例中可控制主滤波器中抽头个数满足：Ntaps=15，奇异性度量模块中计算短时互相关的数据长度N=16；奇异性度量模块中互相关阈值Th2=0.75
优选的，所述的误差加权控制模块中按以下方法由第一误差和第二误差的相对大小获取加权因子：
若
Figure 962880DEST_PATH_IMAGE060
，则α=α1，否则α=α2，其中，α1、α2为预设的加权系数，1≥α1＞α2≥0。 i=x或y，表示不同的偏振态。Th1,i为i偏振方向上的相对加权阈值，一般地，Th1,x = Th2,y = Th1。
在一个具体的实施例中，若
Figure 937789DEST_PATH_IMAGE061
，则α=0.9，否则α=0.5。
在本发明实施例中，控制第二误差计算中平均的数据长度M≤64，优选的，可为了保证较低的复杂度和较快的收敛速率，将第二误差计算中的取平均的数据长度M=32。
在一个实施例提供的快速偏振解复用的信号处理盲均衡方法中，其自适应收敛过程具体步骤如上所示，主滤波器中抽头个数满足：Ntaps=19，波特率为32GBaud；可调参量p=2，系统调制格式为QPSK，其符号与比特的映射关系及星座图如附图7所示。图7-图9星座图中星座点的横纵坐标分别表示调制符号的实部和虚部的幅度大小，星座点旁的数字表示该符号代表的二进制信息。
该实施例中，阈值Th1和阈值Th3满足关系Th1>Th3，且误差学习因子的初始值为
Figure 357269DEST_PATH_IMAGE062
，历史学习因子的初始值β0=0.9。进一步的，该实施例中，误差学习因子 与加权误差之间的函数关系为常值，即
Figure 925260DEST_PATH_IMAGE063
；历史学习因子与 抽头系数历史增量之间的函数关系也为常值，即
Figure 746586DEST_PATH_IMAGE064
Figure 626817DEST_PATH_IMAGE065
。
在一个实施例提供的快速偏振解复用的信号处理盲均衡方法中，其自适应收敛过程具体步骤与上述实施例相同，主滤波器中抽头个数满足：Ntaps=19，波特率为60GBaud；可调参量p=1，系统调制格式为16QAM，其符号与比特的映射关系及星座图如附图8所示。
在一个实施例提供的快速偏振解复用的信号处理盲均衡方法中，其自适应收敛过程具体步骤与上述实施例相同，主滤波器中抽头个数满足：Ntaps=17，波特率为42GBaud；可调参量p=1，系统调制格式为环形8QAM，其符号与比特的映射关系及星座图如附图9(a)所示。
该实施例中，误差学习因子与加权误差之间的遵循以下分段函数：
Figure 782861DEST_PATH_IMAGE066
其中μox，μ1x，μoy，μ1y为四个正常数，
Figure 672319DEST_PATH_IMAGE067
为两个阈值。
该实施例中，历史学习因子与抽头系数历史增量之间的函数关系满足：1）四个历 史学习因子相等，即
Figure 82572DEST_PATH_IMAGE068
；
2）
Figure 415595DEST_PATH_IMAGE069
其中，
Figure 809668DEST_PATH_IMAGE070
分别对应
Figure 237238DEST_PATH_IMAGE071
，TH为一个阈值。
在另一个实施例提供的快速偏振解复用的信号处理盲均衡方法中，其自适应收敛过程具体步骤与上述实施例相同，系统调制格式为整数环形8QAM，其符号与比特的映射关系及星座图如附图9(b)所示。
在另一个实施例提供的快速偏振解复用的信号处理盲均衡方法中，其自适应收敛过程具体步骤与上述实施例相同，系统调制格式为矩形8QAM，其符号与比特的映射关系及星座图如附图9(c)所示。
在另一个实施例提供的快速偏振解复用的信号处理盲均衡方法中，其自适应收敛过程具体步骤与上述实施例相同，系统调制格式为双矩形8QAM，其符号与比特的映射关系及星座图如附图9(d)所示。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (17)

1.一种偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于，包括：
根据主滤波器输出数据和目标半径计算第一误差、根据星座图解映射模块输出判决误差计算第二误差，根据第一误差与第二误差相对关系计算加权因子和加权误差，根据抽头系数的历史增量计算历史学习因子，根据加权误差计算误差学习因子；
根据抽头系数历史增量和误差学习因子计算新的抽头系数，发送给主滤波器；
主滤波器根据新的抽头系数，对输入数据均衡；
所述目标半径为星座图归一化后的等效半径或星座图归一化后每一圈半径。
2.如权利要求1所述的偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于，还包括：
所述数据均衡过程分为预收敛过程和稳态收敛过程两个阶段，系统启动时预设各参数初始值，进入预收敛过程；根据加权误差和抽头系数历史增量的大小判断是否进入稳态收敛过程。
3.如权利要求2所述的偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于，预收敛过程的第一误差按以下公式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，p为可调参量，取值为1或2；xout(k)，yout(k)为k时刻主滤波器的两路输出信号；
Figure 230077DEST_PATH_IMAGE002
为星座图归一化后的等效半径；
计算稳态收敛过程的第一误差时，首先按以下公式计算所有可能的半径误差：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，j=1，2，…，Mr；rj为星座图归一化后的第j圈半径；xout，yout分别为主滤波器的两路输出信号，p为可调参量，取值为1或2；
随后，按以下公式计算可能半径误差的最小值，获取稳态收敛过程的第一误差：
Figure 462475DEST_PATH_IMAGE004
其中，Mr为调制格式对应的星座图上圆环的个数。
4.如权利要求1所述的偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于，所述第二误差按以下公式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，i为x或y，
Figure 840979DEST_PATH_IMAGE006
为k时刻的i偏振方向上第二误差，erri(k)为i偏振方向上k时刻 接收到的信号与判决符号之间的判决误差，erri(k-K)为i偏振方向上k时刻之前K个符号的 判决误差，K为频偏估计及相位恢复导致的环路延时，M为平均的数据长度，m为平均数据长 度的序数，m=1，2，…，M-1。
5.如权利要求1所述的偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于，所述加权误差按以下公式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中，α为加权因子，
Figure 666984DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
分别为i偏振方向上第一误差，和第二误差的大小，i=x 或y，表示两个偏振态方向；
其中，按以下方法根据第一误差和第二误差的相对大小获取加权因子α：
若
Figure 159276DEST_PATH_IMAGE010
，则α=α1，否则α=α2，其中，α1、α2为预设的加权系数，1≥α1＞α2≥0，Th1,i为 i偏振方向的预设阈值。
6.如权利要求1所述的偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于，所述误差学习因子按以下方式获得：
以加权误差的绝对值大小为自变量，按预设的非减函数获取及设置误差学习因子的大小；或设置误差学习因子为常数。
7.如权利要求1所述的偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于，所述历史学习因子按以下方式获得：
以抽头系数历史增量绝对值之和为自变量，按预设的非减函数获取及设置历史学习因子的大小；或设置历史学习因子为常数。
8.如权利要求1所述的偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于，所述抽头系数历史增量按以下公式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
其中，
Figure 387127DEST_PATH_IMAGE012
为i偏振方向上的加权误差，i=x或y，表示两个偏振态方向；xin，yin分别为主滤 波器的两路输入信号；
Figure DEST_PATH_IMAGE013
分别为四组FIR滤波器的抽头系数历史增量的历 史学习因子，
Figure 485269DEST_PATH_IMAGE014
分别为四组FIR滤波器上t 时刻的抽头系数历史增量，(X)*表示X的共轭转置。
9.如权利要求1所述的偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于，按以下公式计算新的抽头系数并更新：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
其中，ux，uy分别为x，y偏振方向误差学习因子；
Figure 64149DEST_PATH_IMAGE016
分别为四组FIR滤波器上t时刻的抽头系数历史增量；
Figure DEST_PATH_IMAGE017
分别为四组FIR滤波器 上t时刻的抽头系数；t表示t时刻。
10.如权利要求2所述的偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于，在预收敛阶段，还包括奇异性检测过程，所述奇异性检测过程包括：
检测是否达到奇异性检测使能的条件；
在达到检测条件时，开启奇异性检测，判断经过主滤波器均衡后的信号的互相关系数是否超过互相关阈值Th2；
在互相关系数超过互相关阈值Th2时，反转抽头系数。
11.如权利要求10所述的偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于：
所述奇异性检测过程中，在最近A次加权误差绝对值的平均值小于预设加权误差阈值Th1，并且当前预收敛状态指示信号指示当前处于预收敛过程时，判定达到奇异性检测使能的条件，其中1＜A≤50。
12.如权利要求10所述的偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于，互相关系数按以下公式计算：
Figure 828974DEST_PATH_IMAGE018
其中，ρ为短时互相关系数，E(.)为求数学期望运算，xout，yout分别为经过主滤波器均衡后的两路输出信号；
互相关阈值Th2满足0.5<Th2<1。
13.如权利要求10所述的偏振解复用信号处理盲均衡方法，其特征在于，抽头系数的更新方法为：
当检测到当前预收敛状态指示信号指示当前处于预收敛过程并且即将发生奇异性时，抽头更新控制模块按以下公式进行抽头反转：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
其中，hxx(k)，hxy(k)，hyx(k)，hyy(k)分别为四个复系数FIR滤波器的第k个抽头系数，k为抽头系数的序数，Ntaps为滤波器的抽头个数；conj(*)为取共轭操作。
14.一种快速偏振解复用装置，包括频偏估计模块，相位恢复模块和星座图解映射模块，其特征在于，还包括：
主滤波器，其用于跟踪偏振态变化，消除偏振间串扰，补偿偏振模色散和残余色散以及均衡传输信道中的其它滤波效应或带宽限制导致的损伤，以及根据新的抽头系数，对输入数据均衡；
主控制器，用于根据系统相关的参数输出不同的控制指令，控制抽头控制和奇异性监督模块工作；
抽头控制和奇异性监督模块，用于依照主控制器控制指令，根据主滤波器输出数据和目标半径计算第一误差，根据星座图解映射模块输出判决误差计算第二误差，根据第一误差与第二误差相对关系控制并计算加权因子和加权误差，根据抽头系数的历史增量计算历史学习因子，根据加权误差计算误差学习因子，计算奇异性度量的大小监控并预防出现奇异性收敛，计算抽头系数历史增量，根据抽头系数历史增量和误差学习因子计算新的抽头系数，发送给主滤波器；以及控制抽头更新和反转，实现主滤波器的抽头系数自适应更新；
其中，所述目标半径为星座图归一化后的等效半径或星座图归一化后每一圈半径。
15.如权利要求14所述的快速偏振解复用装置，其特征在于：
所述主滤波器包括三路输入，其中两路输入为经过重采样和时钟恢复的两路偏振态上的复数信号，第三路输入与所述抽头控制和奇异性监督模块的一个输出相连，其两路输出分别与频偏估计模块的两路输入相连；
所述主滤波器的输出还与抽头控制和奇异性监督模块的两个输入连接；
星座图解映射模块的输入与相位恢复模块的输出相连，其包括两路输出，第一路输出送至FEC解码模块，第二路输出与抽头控制和奇异性监督模块的一个输入端相连；
抽头控制和奇异性监督模块的第四和第五输入端口还与主滤波器的两个输入分别相连，其第六输入端口连接至所述主控制器的输出，其第二输出端口连接至主控制器的一个输入端口；
所述主控制器的另一个输入为系统提供的参数。
16.如权利要求14所述的快速偏振解复用装置，其特征在于：
所述的抽头控制和奇异性监督模块包括：奇异性度量模块，第一误差计算模块，第二误差计算模块，误差加权控制模块，学习因子控制模块，抽头系数历史增量计算模块以及抽头更新控制模块；
所述第一误差计算模块用于计算均衡后信号离目标半径的差异，为误差加权控制模块提供输入参数；
所述第二误差计算模块用于根据星座图解映射模块提供的判决误差计算M个历史时刻符号的平均判决误差，为误差加权控制模块提供输入参数；
所述奇异性度量模块，用于根据主滤波器均衡后的两路信号计算N个符号内互相关系数是否超过设定阈值，来判断是否可能即将发生奇异性收敛；以及在互相关系数超过阈值时，输出使能信号让抽头更新控制模块进行相应操作，避免发生奇异性；
所述误差加权控制模块，用于根据第一误差计算模块和第二误差计算模块提供的误差绝对值的相对大小，进行适当比例的加权求和得到总的误差，作为抽头系数历史增量计算模块的误差输入，并提供给学习因子控制模块用于适配误差学习因子；
所述抽头系数历史增量计算模块用于根据加权误差，抽头系数历史增量，学习因子，以及主滤波器的输入和输出来计算四个滤波器抽头系数每一次迭代更新的增量，并将该历史增量提供给学习因子控制模块用于适配历史学习因子；
所述学习因子控制模块用于根据误差加权控制模块提供的加权误差的大小设定误差学习因子的大小，同时根据抽头系数历史增量计算模块提供的抽头增量的大小设定历史学习因子的大小；
所述抽头更新控制模块用于接收抽头系数历史增量计算模块提供的抽头系数的变化量，控制抽头更新；以及接受奇异性度量模块的输出信息，决定是否完成四个FIR滤波器系数共轭反转的操作以避免收敛发生奇异性。
17.如权利要求16所述的快速偏振解复用装置，其特征在于：
所述奇异性度量模块、第一误差计算模块、抽头系数历史增量计算模块的第一、第二输入都分别与所述主滤波器的两个输出相连；
所述奇异性度量模块的第三输入端与所述主控制器的输出相连，其输出连接到抽头更新控制模块的一个输入端口；
所述第一误差计算模块的第三输入端也与所述主控制器的输出相连，其输出连接到误差加权控制模块的一个输入端口；
所述第二误差计算模块的输入连接到星座图解映射模块的一个输出，其输出连接到误差加权控制模块的另一个输入端口；
所述误差加权控制模块的一个输出连接到学习因子控制模块，另一个输出连接到抽头系数历史增量计算模块的第三输入端口，其第三输出连接到主控制器；
所述学习因子控制模块的另一个输入端口连接到抽头系数历史增量计算模块的一个输出端口，其输出连接到抽头系数历史增量计算模块的第四输入端口；
所述抽头系数历史增量计算模块的第五和第六输入端口分别与主滤波器的两个输入相连，其另一个输出与抽头更新控制模块的另一个输入端口相连；
所述抽头更新控制模块的输出端口连接到主滤波器的抽头输入端口。
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