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相干光通信中时钟恢复和自适应均衡器联合装置及方法

阅读：618发布：2020-05-08

专利汇可以提供相干光通信中时钟恢复和自适应均衡器联合装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种相干光通信中时钟恢复和自适应均衡器联合装置及方法，涉及相干光通信技术领域，本发明采用新的均衡器的结构及算法，同时实现时钟恢复及自适应均衡。具体是采用二级实数均衡结构以及第二级自适应系数计算定时误差以实现时钟恢复、偏振解复用以及色散补偿。该结构省略了单独的时钟恢复模块，相对于传统结构计算复杂度降低，时钟恢复精确度增加，并且对接收端IQ数据不平衡的容忍度得到提升。由于该结构的两级均衡都是采用实数均衡，使得IQ两路数据在均衡过程中不再联合在一起，可以有效解决IQ存在时延的情况下较大地影响系统性能的问题。，下面是相干光通信中时钟恢复和自适应均衡器联合装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种相干光通信中时钟恢复和自适应均衡器联合装置，其特征在于，包括两个插值滤波器、两组第一级多通道实数均衡器、两个第二级单通道线性实数均衡器、两个定时误差检测器、两个滤波器和两个数控振荡器，其中：
两个插值滤波器用于：分别接收两个偏振的采样后的数据，输出至两组第一级多通道实数均衡器；
两组第一级多通道实数均衡器用于：接收插值滤波器发送来的数据，进行解偏振复用，分别输出至连接的第二级单通道线性实数均衡器；
两个第二级单通道线性实数均衡器用于：接收第一级多通道实数均衡器处理后的数据，进行均衡处理，其中两个滤波系数输出至连接的定时误差检测器；
两个定时误差检测器用于：抽取第二级单通道线性实数均衡器中不断调整的两个均衡系数，进行定时误差检测，输出至滤波器；
两个滤波器用于：对定时误差检测的结果，进行滤波处理，发送至数控振荡器；
两个数控振荡器用于：接收滤波器处理后的误差数据，输出插值参数至插值滤波器，调整插值滤波器的系数。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一级多通道实数均衡器为4×4实数均衡器，且采用16个独立的阶数为1阶的均衡系数。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二级单通道线性实数均衡器的N阶系数分别为h(-(N-1)/2，k)，……h(-1，k)，和h(0，k)，h(1，k)……h((N-1)/2，k)。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，抽取的第二级单通道线性实数均衡器的两个均衡系数为h(-1，k)和h(1，k)。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述误差检测的计算公式为：
ekt＝h(-1，k)-h(1，k)。
6.一种相干光通信中时钟恢复和自适应均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过两个插值滤波器分别接收两个偏振的采样后的数据，输出至两组第一级多通道实数均衡器；
每组第一级多通道实数均衡器对插值滤波器发送来的数据，进行解偏振复用，输出至连接的第二级单通道线性实数均衡器；
两个第二级单通道线性实数均衡器分别接收第一级多通道实数均衡器处理后的数据，进行均衡处理，其中两个滤波系数输出至连接的定时误差检测器；
两个定时误差检测器分别抽取第二级单通道线性实数均衡器中不断调整的两个均衡系数，进行定时误差检测，输出至滤波器；
两个滤波器分别对定时误差检测的结果，进行滤波处理，发送至数控振荡器；
两个数控振荡器用于：接收滤波器处理后的误差数据，输出插值参数至插值滤波器。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一级多通道实数均衡器采用4×4实数均衡器，且采用16个独立的阶数为1阶的均衡系数。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二级单通道线性实数均衡器的N阶系数分别为h(-(N-1)/2，k)，……h(-1，k)，和h(0，k)，h(1，k)……h((N-1)/2，k)。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，两个定时误差检测器分别抽取第二级单通道线性实数均衡器处理后的数据时，抽取的第二级单通道线性实数均衡器的两个均衡系数为h(-1，k)和h(1，k)。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述误差检测的计算公式为：
ekt＝h(-1，k)-h(1，k)。

说明书全文

相干光通信中时钟恢复和自适应均衡器联合装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及相干光通信技术领域，具体涉及一种相干光通信中时钟恢复和自适应均衡器联合装置及方法。

背景技术

[0002] 相干光通信技术以其灵敏度高、频率选择性好、频谱效率高的特点，在40G、100G光通信时代被广泛应用。在相干传输系统中DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)技术具有举足轻重的地位。接收端进行相干接收解调信号光后，再使用ADC(Analog-Digital Converter，模数转换器)采样解调后的电子信号，然后将采样后的数字信号通过DSP 算法对信号传输过程出现的损伤进行补偿和恢复。

[0003] DSP算法包含：时钟恢复，自适应均衡，载波恢复(频差估计与补偿)，载波恢复(相差估计与补偿)，码元判决。时钟恢复和自适应均衡器为其重要组成部分。时钟恢复算法的主要作用是恢复ADC采样得到的信号数据的时钟，传统的算法主要有Gardner算法，M&M算法，数字滤波平方定时时钟恢复算法等。信道均衡则起到偏振解复用与色散补偿作用，通常由线性均衡器与自适应均衡系数更新部分组成。常用算法有恒模算法，最小均方算法等。均衡器的复杂度与其系数的阶数选取密切相关。

[0004] 在实际的应用中，DSP算法实现起来的复杂度以及资源占用量是需要重点考虑的问题。传统的双偏振的QPSK(Quadrature Phase Shift Keyin，正交相移键控)系统中最常使用的是2×2多入多出的复数均衡结构，输入两个偏振复数信号，输出也为两个偏振的复数信号，其N阶系数均为复数，因此计算量较大，消耗资源较多。传统的时钟恢复和自适应均衡结构如图1所示。经ADC采样后的数据Einx进入插值滤波器，插值滤波器的输出数据通过Gardner算法进行定时误差检测，经滤波和数控振荡器来调整插值滤波器的系数以达到时钟同步的目的。同步后的数据Eintx进入2×2的蝶形复数均衡模块。系数为Hxx,Hxy,Hyx,Hyy为N阶系数，该均衡结构所需乘法器为16N个。且由于两个偏正的IQ两路(IQ两路就是数据分为两路，分别进行载波调制，两路载波相互正交。I是in-phase同相，q是quadrature正交)。数据联合在一起，此复数均衡器对IQ输入不平衡的容忍度较低，IQ输入不平衡的情况下系统性能受影响较大。

发明内容

[0005] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种相干光通信中时钟恢复和自适应均衡器联合装置及方法，降低了资源消耗，精确实现时钟恢复的同时完成数据均衡。

[0006] 为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种相干光通信中时钟恢复和自适应均衡器联合装置，包括两个插值滤波器、两组第一级多通道实数均衡器、两个第二级单通道线性实数均衡器、两个定时误差检测器、两个滤波器和两个数控振荡器，其中：

[0007] 两个插值滤波器用于：分别接收两个偏振的采样后的数据，输出至两组第一级多通道实数均衡器；

[0008] 两组第一级多通道实数均衡器用于：接收插值滤波器发送来的数据，进行解偏振复用，分别输出至连接的第二级单通道线性实数均衡器；

[0009] 两个第二级单通道线性实数均衡器用于：接收第一级多通道实数均衡器处理后的数据，进行均衡处理，其中两个滤波系数输出至连接的定时误差检测器；

[0010] 两个定时误差检测器用于：抽取第二级单通道线性实数均衡器中不断调整的两个均衡系数，进行定时误差检测，输出至滤波器；

[0011] 两个滤波器用于：对定时误差检测的结果，进行滤波处理，发送至数控振荡器；

[0012] 两个数控振荡器用于：接收滤波器处理后的误差数据，输出插值参数至插值滤波器，调整插值滤波器的系数。

[0013] 在上述方案的基础上，所述第一级多通道实数均衡器为4×4实数均衡器，且采用16个独立的阶数为1阶的均衡系数。

[0014] 在上述方案的基础上，所述第二级单通道线性实数均衡器的N阶系数分别为h(-(N-1)/2，k)，……h(-1，k)，和h(0，k)，h(1，k)……h((N-1)/2，k)。

[0015] 在上述方案的基础上，抽取的第二级单通道线性实数均衡器的两个均衡系数为h(-1，k)和h(1，k)。

[0016] 在上述方案的基础上，所述误差检测的计算公式为：

[0017] ekt＝h(-1，k)-h(1，k)。

[0018] 本发明还提供一种相干光通信中时钟恢复和自适应均衡方法，包括以下步骤：

[0019] 通过两个插值滤波器分别接收两个偏振的采样后的数据，输出至两组第一级多通道实数均衡器；

[0020] 每组第一级多通道实数均衡器对插值滤波器发送来的数据，进行解偏振复用，输出至连接的第二级单通道线性实数均衡器；

[0021] 两个第二级单通道线性实数均衡器分别接收第一级多通道实数均衡器处理后的数据，进行均衡处理，其中两个滤波系数输出至连接的定时误差检测器；

[0022] 两个定时误差检测器分别抽取第二级单通道线性实数均衡器中不断调整的两个均衡系数，进行定时误差检测，输出至滤波器；

[0023] 两个滤波器分别对定时误差检测的结果，进行滤波处理，发送至数控振荡器；

[0024] 两个数控振荡器用于：接收滤波器处理后的误差数据，输出插值参数至插值滤波器。

[0025] 在上述方案的基础上，所述第一级多通道实数均衡器采用4×4实数均衡器，且采用16个独立的阶数为1阶的均衡系数。

[0026] 在上述方案的基础上，所述第二级单通道线性实数均衡器的N阶系数分别为h(-(N-1)/2，k)，……h(-1，k)，和h(0，k)，h(1，k)……h((N-1)/2，k)。

[0027] 在上述方案的基础上，两个定时误差检测器分别抽取第二级单通道线性实数均衡器处理后的数据时，抽取的第二级单通道线性实数均衡器的两个均衡系数为h(-1，k)和h(1，k)。

[0028] 在上述方案的基础上，所述误差检测的计算公式为：

[0029] ekt＝h(-1，k)-h(1，k)。

[0030] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0031] 本发明采用新的均衡器的结构及算法，同时实现时钟恢复及自适应均衡。具体是采用二级实数均衡结构以及第二级自适应系数计算定时误差以实现时钟恢复、偏振解复用以及色散补偿。该结构省略了单独的时钟恢复模块，相对于传统结构计算复杂度降低，时钟恢复精确度增加，并且对接收端IQ数据不平衡的容忍度得到提升。

[0032] 由于该结构的两级均衡都是采用实数均衡，使得IQ两路数据在均衡过程中不再联合在一起，可以有效解决IQ存在时延的情况下较大地影响系统性能的问题。且由于第一级均衡器的阶数仅为1，其计算复杂度大大减少，所需乘法器减少为16+4N个。

[0033] 由于给时钟恢复模块所用的误差检测数据已经过一级均衡，因此所计算出的误差检测值更加准确，因此时钟恢复也更加高效。附图说明

[0034] 图1是背景技术的传统的时钟恢复和自适应均衡器结构图。

[0035] 图2是本发明实施例的相干光通信中时钟恢复和自适应均衡器联合装置的结构示意图。

具体实施方式

[0036] 以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

[0037] 本发明实施例提供一种相干光通信中时钟恢复和自适应均衡器联合装置，包括两个插值滤波器、两组第一级多通道实数均衡器、两个第二级单通道线性实数均衡器、两个定时误差检测器、两个滤波器和两个数控振荡器，其中：

[0038] 两个插值滤波器用于：分别接收两个偏振的采样后的数据，输出至两组第一级多通道实数均衡器；

[0039] 两组第一级多通道实数均衡器用于：接收插值滤波器发送来的数据，进行解偏振复用，分别输出至连接的第二级单通道线性实数均衡器；

[0040] 两个第二级单通道线性实数均衡器用于：接收第一级多通道实数均衡器处理后的数据，进行均衡处理，其中两个滤波系数输出至连接的定时误差检测器；

[0041] 两个定时误差检测器用于：抽取第二级单通道线性实数均衡器中不断调整的两个均衡系数，进行定时误差检测，输出至滤波器；

[0042] 两个滤波器用于：对定时误差检测的结果，进行滤波处理，发送至数控振荡器；

[0043] 两个数控振荡器用于：接收滤波器处理后的误差数据，输出插值参数至插值滤波器，调整插值滤波器的系数。

[0044] 作为优选的实施方式，如图2所示，第一级采用实数均衡器4×4(4路输入4路输出)的结构用来进行解偏振复用，使用两个偏振的IQ两路实数信号分别作为该均衡器的四路输入输出，采用16个独立的阶数为1阶的均衡系数。输出的4路数据Emidxi，Emidxq，Emidyi，Emidyq进入第二级单通道线性实数均衡器，第二级均衡器的的N阶系数为h(-(N-1)/2，k),……h(-1，k)，h(0，k)，h(1，k)……h((N-1)/2，k)。

[0045] 作为优选的实施方式，从其中抽出第二级均衡器的两个均衡系数h(-1，k)和h(1，k)进行定时误差检测计算ekt＝h(-1，k)-h(1，k)，再经滤波和数控振荡器来调整插值滤波器的系数，来实现时钟同步。

[0046] 由于该结构的两级均衡都是采用实数均衡，使得IQ两路数据在均衡过程中不再联合在一起，可以有效解决IQ存在时延的情况下较大地影响系统性能的问题。且由于第一级均衡器的阶数仅为1，其计算复杂度大大减少，所需乘法器减少为16+4N个。另外由于给时钟恢复模块所用的误差检测数据已经过一级均衡，因此所计算出的误差检测值更加准确，因此时钟恢复也更加高效。即使用该结构的算法在减少计算复杂度，资源消耗，提升系统鲁棒性的效果下同时实现了时钟恢复和数据均衡。

[0047] 本发明实施例还提供一种相干光通信中时钟恢复和自适应均衡方法，包括以下步骤：

[0048] 通过两个插值滤波器分别接收两个偏振的采样后的数据，输出至两组第一级多通道实数均衡器；

[0049] 每组第一级多通道实数均衡器对插值滤波器发送来的数据，进行解偏振复用，输出至连接的第二级单通道线性实数均衡器；

[0050] 两个第二级单通道线性实数均衡器分别接收第一级多通道实数均衡器处理后的数据，进行均衡处理，其中两个滤波系数输出至连接的定时误差检测器；

[0051] 两个定时误差检测器分别抽取第二级单通道线性实数均衡器中不断调整的两个均衡系数，进行定时误差检测，输出至滤波器；

[0052] 两个滤波器分别对定时误差检测的结果，进行滤波处理，发送至数控振荡器；

[0053] 两个数控振荡器用于：接收滤波器处理后的误差数据，输出插值参数至插值滤波器，调整插值滤波器的系数。

[0054] 作为优选的实施方式，所述第一级多通道实数均衡器采用4×4实数均衡器，且采用16个独立的阶数为1阶的均衡系数。

[0055] 作为优选的实施方式，所述第二级单通道线性实数均衡器的N阶系数分别为h(-(N-1)/2，k)，……h(-1，k)，和h(0，k)，h(1，k)……h((N-1)/2，k)。

[0056] 作为优选的实施方式，从其中抽出第二级均衡器的两个均衡系数h(-1，k)和h(1，k)进行定时误差检测计算ekt＝h(-1，k)-h(1，k)，再经滤波和数控振荡器来调整插值滤波器的系数，来实现时钟同步。

[0057] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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