相干光通信实时信号处理

　　（2）偏振跟踪及信道均衡模块

　　偏振跟踪用来补偿两个偏振通道之间的串扰。偏振跟踪通常需要使用两进两出的自适应滤波器来实现。一个自适应滤波器可分为3 个部分：滤波部分、误差估计部分和滤波系数的更新部分。滤波部分通常有较短的冲击响应，由于它需要跟踪任意的偏振旋转，滤波系数必须能快速更新。第二步，进行误差估计。误差估计的方法有很多，如插入训练序列，决策反馈；或者测量已知信号的属性。前一种方法有良好的跟踪性能，但需要在反馈环路中进行载波同步。后一种方法有更小的环路延迟，可提供更快的跟踪速度，如CMA 算法[17]。CMA 通过纠正信号的恒定幅值来均衡后信号的振幅的偏差，可以很好的分开两个偏振通道，不仅适用于PSK 信号。也可以用于QAM 信号，但会带来噪声和收敛速度变慢的代价。第三步，从误差估计的结果更新滤波系数。已知的算法如Wiener-Hopf 方法，最陡下降法。从实现的角度来说最实用的方法是LMS算法[18]。LMS 算法的基本思想是通过求均方误差同滤波系数的导数来估算误差梯度。滤波系数则通过每次加上一个负误差梯度的比例项来更新。权重因子μ 再用于控制滤波器的自适应速度以及滤波系数的剩余误差。

　　（3）载波同步模块

　　载波同步即载波的频差校正和相差校正，是任何基于数字信号处理的相干接收机都需要实现的部分。频差校正和相差校正在概念上非常相似，都包含误差估算，对估算结果滤波，数据恢复3 部分。频率恢复的具体方法在文献[19]中提出。相位恢复通常包含两步：首选，去除调制信息得到一个瞬时的相位估计；然后对相位估计进行滤波以去除噪声的影响。在大多数通信系统中，调制信息的去除采用直接判决法，信号判决前后之差作为相位误差的瞬时估计值。但直接判决法通常用到反馈结构，这对并行流水线和块处理的实现结构来说是一个挑战，因为反馈时延会并行通道数量增加，过多的并行通道会导致相位噪声容忍度的降低。而前项反馈技术不仅可用来改善其性能[20]，也能够较容易的在块处理结构中实现。

　　3 结束语

　　相干光通信系统已成为100G 和更高速率的超高速光通信系统的主要解决方案，其最重要的核心技术就是接收机数字信号处理技术。本文首先对实时数字信号处理技术的发展现状进行了介绍；随后就实时数字信号处理技术的难点及挑战进行了分析；并分别对相干光通信系统中的两种主流调制格式（ 单载波及OFDM）所采用的实时数字信号处理技术进行了描述。

　　参考文献（略）

　　来源：中兴通讯技术　作者：肖潇，杨奇，杨铸

　　收稿日期：2013-02-25