[发明专利]一种基于格基规约的模分复用系统损伤补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于格基规约的模分复用系统损伤补偿方法，属于通信技术领域，本发明的方法首先对最小二乘(LS)估计得到的非正交信道矩阵H进行规约处理，得到一个准正交矩阵和个幺模矩阵T，然后利用准正交矩阵对接收信号进行均衡得到最后将进行量化判决后左乘幺模矩阵T，实现之间的转换，得到发送信号的估计值。即，通过格基规约，将非正交信道矩阵的均衡问题转化为准正交矩阵的信号处理问题，从而解决了MDL引起的信道矩阵正交性劣化问题，提升了均衡算法的损伤补偿性能。本发明采用格基算法进行对信道矩阵进行准正交化，对MDL造成的损伤进行了有效补偿，其具有计算复杂度低、误码性能优的特点，具有较好的解复用效果。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种模分复用(MDM)系统的损伤补偿方法，采用格基算法实现对MDM系统的解复用。

背景技术

随着信息化社会的飞速发展，全球数据流量每年以超过50％的速度爆发式增长，传统的单模光纤通信系统容量已逐渐接近非线性香农极限。作为可突破单模光纤容量瓶颈的一种新型扩容技术，基于少模光纤(FMF)的模分复用技术(MDM)应运而生。模分复用技术通过利用少模光纤中的正交模进行独立传输实现成倍的扩容传输。在MDM系统中，存在模式耦合(MC)、差分模时延(DMGD)，模式相关损耗(MDL)等特有损伤，严重影响系统性能，通常采用基于多输入多输出(MIMO)的均衡技术解决这些损伤所导致的系统性能劣化问题，主要有基于信道估计和线性检测算法(ZF、MMSE)的MIMO均衡技术、基于自适应滤波算法(LMS、RLS、CMA、MMA)的MIMO均衡技术和基于盲源分离(如ICA)的MIMO均衡技术，这些方法在MDL可以忽略情况下效果良好。然而，对于实际的MDM系统，由于光纤、光纤放大器和光无源器件对不同模式的增益或衰减是不同的，MDL的存在不可避免，特别是长距离大容量MDM系统中，MDL较大，导致系统信道矩阵的正交性劣化严重，此时，传统的MIMO均衡算法不再适用。

发明内容

针对现有技术无法有效补偿MDL存在条件下MDM系统的损伤补偿问题，本发明提供了一种基于格基规约的MDM系统损伤补偿方法，与现有技术相比该方法仅利用了电域数字信号处理技术即可实现MDL存在条件下的损伤补偿，且计算复杂度低，损伤补偿效果优异，能够有效提高系统对MDL容限值，改善传输矩阵正交性，对推进长距离大容量光网络的发展具有重要意义。

本发明的基本原理是：格基规约算法首先对最小二乘(LS)估计得到的非正交信道矩阵H进行规约处理，得到一个准正交矩阵和一个幺模矩阵T，然后利用准正交矩阵对接收信号进行均衡得到最后将进行量化判决后左乘幺模矩阵T，实现与之间的转换，得到发送信号的估计值。即，通过格基规约，将非正交信道矩阵的均衡问题转化为准正交矩阵的信号处理问题(如图1所示)，从而解决了MDL引起的信道矩阵正交性劣化问题，提升了均衡算法的损伤补偿性能。

在实际MDM系统中，由于模式耦合，差分群时延和模式相关损耗的存在，信号在传输链路中存在码间干扰和信道串扰，每路输出信号都是多路信号与信道冲激响应线性卷积的叠加，此时MDM系统的信道矩阵H是一个非列满秩矩阵，且矩阵阶数随着差分模群时延的增大而增大，这给格基规约带来一定困难，原因有二：一是格基规约算法的对象必须是列满秩矩阵，其二是信道矩阵阶数过大，格基算法对信道的改善变差。为解决该问题，本发明提出了矩阵变换法，通过信道矩阵扩展和右乘单位循环矩阵将H分解为可进行格基归约的多个低阶列满秩矩阵H_fk，然后根据规约条件进行一系列的初等变换对多个矩阵H_fk分别进行正交化规约得到最后利用对信号进行均衡，再通过反平移缩放等变换后得到发送信号的估计值。

本发明通过如下技术方案实现：

一种基于格基规约的模分复用系统的损伤补偿方法，具体步骤如下：