[发明专利]基于概率密度函数拟合和模糊逻辑的相干光通信系统盲均衡方法

说明书

本发明公开了一种基于概率密度函数(PDF)拟合和模糊逻辑的相干光通信系统盲均衡方法，目的是为了使得光通信接收端均衡器输出端的PDF的实部和虚部匹配所发送的已知星座。采用帕尔逊(Parzen)窗方法来估计数据PDF，同时模糊逻辑(FL)调谐单元被用于调节Parzen窗口的内核大小。本发明的方法可以获得比传统恒模算法(CMA)和多模算法(MMA)更快的收敛速度和更小的稳定均方误差(MSE)，该方法可适用于偏振复用(PolMux)正交幅度调制(QAM)高速相干光通信系统中。

技术领域

本发明属于数字相干光通信技术领域，具体是指基于概率密度函数拟合和模糊逻辑的相干光通信系统盲均衡方法。

背景技术

随着光通信网络在容量上的需求日益增加，人们提出了很多提高传输容量和频谱效率的技术。例如，结合了可有效消除传播损耗的数字信号处理(DSP)技术的数字相干接收器，已彻底改变了光通信系统的设计方式。同时，偏振复用(PolMux)相干技术因其能使系统频谱效率加倍而被广泛应用于相干光通信系统中。

此外，为满足光通信系统日益增长的容量需求，涉及两种技术：采用M进制相移键控调制(MPSK)和M进制正交幅度调制(MQAM)等高阶多级调制，相干正交频分复用(Co-OFDM)和奈奎斯特波分复用(WDM)等光副载波多路复用技术。然而，当调制星座大小增加，码间干扰(ISI)也相应的大幅增加，这就给用来消除由传输损耗(如色度色散(CD)和偏振模色散(PMD))引起的码间干扰(ISI)的DSP算法带来了新的挑战。为了消除码间干扰(ISI)，盲均衡器因其避免了传输导频数据，且其带宽利用率高，从而在光通信系统中有非常重要的应用。过去几十年中，涌现了大量关于高阶正交幅度调制(QAM)相干传输系统的盲均衡器的有价值的研究成果，其中恒模算法(CMA)和多模算法(MMA)最有名。恒模算法(CMA)和多模算法(MMA)最小化一个代价函数，从而间接提取均衡器输出端信号的高阶统计量或码间干扰(ISI)的当前水平。然而，恒模算法(CMA)仅对恒模调制有效，对于高阶正交幅度调制(QAM)系统则存在较大的误差。此外，恒模算法(CMA)和多模算法(MMA)的收敛性能与步长的选择密切相关。由于上述问题，期望找到更好的代价函数使得性能得以改进。

由信息理论的知识可知，数据分布比基于简单统计的评估包含更多的信息。因此，可预测基于数据分布的均衡器性能优于仅基于简单统计(如CMA，MMA)的均衡器性能。基于信息理论准则和传输数据概率密度函数(PDF)评估的盲均衡技术已被应用于盲反卷积线性信道，并实现了良好的性能。在此类均衡器中，运用Parzen窗评估数据概率密度函数(PDF)。

然而，由于此技术无法克服相位模糊问题，因此需要一个载波相位旋转器产生正确的星座方向。此外，Parzen窗法的关键之处是窗口大小的选择，其最佳内核的大小很难选择。因此，对于不同的应用程序，可能会采取不同的方法，无法做到自适应调整匹配。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于概率密度函数拟合和模糊逻辑的相干光通信系统盲均衡方法。通过该方法保持相位恢复的能力，使得Parzen窗的内核大小可以使用模糊逻辑方法自适应调整，以产生从盲均衡到决策引导均衡的软过渡。

为实现上述目的，本发明的技术方案是包括步骤：

(1)、步骤(1)包括以下分步骤：

(1.1)已调符号序列{s(k)}通过一个成型滤波器g(t)，输出基带信号矩阵，其中，k表示第k个码元、t表示时间；然后基带信号在光信道中传播受到加性噪声的影响输出连续时间矩阵信号；

(1.2)对连续时间矩阵信号进行采样，分别得到基于X方向偏振的p信道和基于Y方向偏振的q信道的离散时间信号；

(1.3)光通信接收端蝶形分数间隔均衡器的输出信号，该输出信号包括有基于X方向偏振的p信道的输出信号和基于Y方向偏振的q信道的输出信号；