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摘要:本发明涉及一种用于QAM相干光传通信的DSP方法和系统,方法包括:步骤S1:接收QAM信号,根据接收到的QAM信号构建导频符号,其中,所述QAM信号经过概率整形且符合麦克斯韦‑玻尔兹曼分布;步骤S2:对所述QAM信号在DSP过程中,将同一所述导频符号以相同的导频比率应用于DSP过程的偏振解复用、频率偏移估计、载波相位恢复、非线性均衡和线性均衡中。本发明统一了DSP中各五大处理模块的导频符号,极大地提高了导频的利用率,实验证明,本发明应用于QAM相干光传通信的DSP中能够极大提升传输性能。
主权项:1.一种用于QAM相干光传通信的DSP方法,其特征在于:包括:步骤S1:接收QAM信号,根据接收到的QAM信号构建导频符号,其中,所述QAM信号经过概率整形且符合麦克斯韦-玻尔兹曼分布;步骤S2:对所述QAM信号在DSP过程中,将同一所述导频符号以相同的导频比率应用于DSP过程的偏振解复用、频率偏移估计、载波相位恢复、非线性均衡和线性均衡中;所述步骤S1中根据接收到的QAM信号构建导频符号,方法包括:将QAM信号作为待传输的一个码块,在一个所述码块中,取前置的预设数量符号作为导频符号;所述导频比率公式为:R=PL其中,L为码块的长度,P为导频符号的数量;所述步骤S2中将同一所述导频符号以相同的导频比率应用于DSP过程的偏振解复用,方法包括:通过将一个所述码块中的前置的预设数量符号作为已知符号序列,避免通过MMA算法对QAM信号进行解偏振模复用时进行半径盲判决,利用所述已知符号序列对MMA算法进行抽头训练,再将其应用在整个码块上;其中,所述MMA算法使用一个抽头且MMA算法的抽头迭代公式为: 其中,p、q代表X和Y两偏振,n为当前迭代次数,μ为步长,epn为第n次迭代时偏振p的误差,vpn为第n次迭代时偏振p的输出信号,uqn为第n次迭代时偏振q的输入信号,*号表示共轭操作,误差e的表达式为e=d-|v|,d为当前迭代次数输出信号应该被判决到的幅值,v为输出信号;所述步骤S2中将同一所述导频符号以相同的导频比率应用于DSP过程的偏振解复用,方法还包括:在非线性均衡和线性均衡之间使用33阶的抽头系数,将Hpq和信号的实虚部分开,迭代公式为:Hpq-abn+1=Hpq-abn+μ·ep-an·uq-bn其中,p、q代表X和Y两偏振,a、b代表QAM信号拆分出的实部和虚部,n为当前迭代次数,μ为步长,ep-an为第n次迭代时偏振p的a部的误差,uq-bn为第n次迭代时偏振q的b部的输入信号;所述步骤S2中将同一所述导频符号以相同的导频比率应用于DSP过程的频率偏移估计,方法包括:将四次方FFT求频偏和导频辅助FFT求频偏相结合的进行频率偏移估计,具体为:将经过解偏振模复用的输入信号yn提取导频信号p′n和发射信号的复共轭pn*相乘后求FFT并找出最大值的索引Ip,所述导频符号所定位到频率偏移为:Δfp=RS·IpNFFT其中,RS是信号的符号速率,NFFT是变换点数,Δfp±Δfi是搜寻精确频偏的范围,其所对应到yn的四次方做FFT的索引范围是[Δfp-Δfi·4NFFTRS,Δfp+Δfi·4NFFTRS],在该索引范围内寻找到最大值的索引为I,则最终估计的频率偏移为:Δf=RS·I4NFFT将频率偏移补偿应用在yn的每一个QAM符号上,公式为: 其中,Ts是符号周期,yn,i和zn,i分别是输入输出中一个码块中的第i个符号;所述步骤S2中将同一所述导频符号以相同的导频比率应用于DSP过程的载波相位恢复,方法包括:取m个所述码块,每个所述码块的导频符号平均偏移相位为θri,i=1,2,..,m,并将经过频率偏移估计的输入信号的其余相位置零,同时做平滑拆解处理,然后连接每一个得到相位偏移趋势,最后进行三次插值得到整个信号的相位偏移,将得到的整个信号的相位偏移补偿到整个信号上;所述步骤S2中将同一所述导频符号以相同的导频比率应用于DSP过程的非线性均衡,方法包括:使用基于二阶Volterra级数的Volterra非线性均衡算法实现非线性均衡,公式为: 上式为Volterra均衡器非递归级数展开表达式,其中,f0i为第i阶滤波器抽头系数,li为第i阶滤波器的记忆长度,rk为输入Volterra非线性均衡算法的第k个符号;通过所述导频符号训练Volterra非线性均衡算法的抽头系数,Volterra非线性均衡算法的抽头系数更新基于递归最小二乘方案;所述步骤S2中将同一所述导频符号以相同的导频比率应用于DSP过程的线性均衡,方法包括:通过基于最小均方误差的星座聚集算法实现线性均衡,所述基于最小均方误差的星座聚集算法的抽头迭代公式为:ωn+1=ωn+μLMS·eLMSn·uLMS*n其中,n为当前迭代次数,μLMS为步长,eLMSn为第n次迭代的误差,uLMSn为第n次迭代的输入信号,*号表示共轭操作。
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百度查询: 苏州大学 一种用于QAM相干光传通信的DSP方法和系统
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