[发明专利]自适应滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及通信系统中的数字滤波，尤其涉及光通信系统。

背景技术

在当今的高速通信系统中，部署了许多光组件以便使用光信号来传输信息。通常，光信号是通过光纤来传输的，但是，由于不同的波长具有不同的传输特性这会导致传输的信号发生畸变。这种畸变可以包含波长相关的衰减或色散，后者会导致不同波长处的信号组件以不同的速率沿光通信信道进行传播。

为了对失真进行补偿，可以在接收器处部署一个数字滤波器以改进信号质量，便于对所传输信息的后续检测。在进行数字滤波前，首先对接收到的光信号进行光相干解调，然后，进行的光-电转换，比如使用光敏二极管。此时的电信号仍然包含残余失真，例如：色散，可以通过数字滤波来消除。

图7显示了传统色散滤波器(来自于M.Kuschnerov、F.N.Hauske、K.Piyawanno、B.Spinnler、A.Napoli和B.Lankl的OFC 2009，paper OMT1“Adaptive Chromatic Dispersion Equalization for Non-Dispersion Managed Coherent Systems”(用于非色散管理型相干系统的自适应性色散均衡))的结构。该滤波器结构包含快速傅里叶变换(FFT)701，用于将时域信号转换至频域中。结果频域信号由乘法器703乘以滤波系数，其中，乘法器703具有一个连接至反向快速傅里叶变换(IFFT)705的输出，用于将相乘后的信号转换至时域中。然后，时域信号通过反馈回路提供至减法器707中，并从时域信号中减去期望功率。结果信号将提供给进一步的快速傅里叶变换器709，以便将结果信号转换至频域，该信号随后再由另一个乘法器711乘以FFT 701提供的原始频域信号。乘法器711的输出将提供给加法器713，其具有一个反馈回路用于将以前的加法结果添加至乘法器的输出信号中，以获取提供给乘法器703的信道系数。如图7所示，将利用时域信号和频域信号来更新滤波系数。

请参考图7，从具有复数值的时域信号s(t)中，提取误差u(t)＝|s(t)|²-R，其中，R表示上面提及的期望功率。此方法与已知的恒模算法(constant modulus algorithm，CMA)相关。为了更新频域中的滤波器，误差信号u(t)必须通过FFT 701传输至频域，以便更新滤波函数，即，滤波系数。在进行多次连续更新后，滤波器将近似计算理想的滤波函数确定滤波系数并表征出引入色散的信道滤波的反函数。

发明内容

本发明的目的为更有效地更新自适应滤波器的系数。

根据本发明的第一方面，提供了自适应滤波器，用于过滤输入信号来减少色散或波长相关的衰减。滤波器包含傅里叶变换单元(Fourier transforming means)基于傅里叶变化将输入信号转换为频域信号，加权单元(weighting means)，使用自适应滤波器的滤波系数，对至少一部分频域信号的进行加权计算，以获取频域中已滤波信号，相关单元(correlating means)，用于为频域中已滤波信号进行相关计算，以获取相关值，自适应单元(adaptation means)，基于相关值更新所述滤波系数。

傅里叶变换单元还可以包含至少一个傅里叶变换器，用于通过傅里叶变换将输入信号转换为频域信号，所述傅里叶变换的具体实例包括，例如，1024长度系数的快速或离散傅里叶变换。此外，加权单元可配置为将至少一部分频域信号与至少一个滤波系数相乘。例如，加权单元可能包含一个或多个乘法器，比如实数或复数的乘法器，来执行加权处理。一部分频域信号可以是单个频域信号的取样，该取样可能是实数或复数。因此，加权单元可简化为系数乘法。但是，频域信号的一部分可包含组成一个矢量的多个值，每个值对应于一个频率值。此外，加权单元可能对所有频域信号进行加权计算，使用的滤波系数应与自适应滤波器的系数相对应。

根据本发明的第一方面的一个实施方式，自适应滤波器可以为自适应色散滤波器或自适应群时延补偿滤波器，或者用于补偿波长相关衰减的自适应滤波器。

根据本发明的第一方面的一个实施方式，频域中的已滤波信号，可以为某个特定光偏振的光信号，例如，沿x轴或y轴的偏振。因此，相关单元为加权单元提供的已滤波信号进行自相关计算，以便获取相关值。自相关可根据已知的数字自相关方法进行计算。