以低复杂度和循环延迟执行频域均衡的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术描述了以低复杂度和循环延迟执行频域均衡的方法和设备。发送器以每n个数据比特的间隔向数据信号插入导频符号。接收器侧频域均衡器使用这些导频符号来计算误差电平并均衡接收到的数据信号以影响损伤补偿，例如，SOP跟踪。QPSK或BPSK符号可以用于所述导频符号，将误差计算简化为加法运算，而不是传统FDEQ所需的传统乘法运算。本发明专利技术描述了可以在导频辅助模式、传统的决策导向模式或两个模式下操作的均衡器。下操作的均衡器。下操作的均衡器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】以低复杂度和循环延迟执行频域均衡的方法和装置
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本申请要求于2020年7月22日提交的申请号为16/936,098、专利技术名称为“以低复杂度和循环延迟执行频域均衡的方法和装置(METHOD AND APPARATUS FOR FREQUENCY DOMAIN EQUALIZATION WITH LOW COMPLEXITY AND LOOP DELAY)”的先前提交的美国非临时申请的优先权，其内容通过引用并入本文，在允许此类合并的司法管辖范围内。


[0003]本专利技术涉及用于信号均衡的方法和设备，尤其涉及用于以低复杂度和循环延迟执行频域均衡的方法和设备。

技术介绍

[0004]通过无线、有线或光信道传输的信号会受到各种线性和非线性损伤。为了补偿这些线性和非线性损伤，各种相干接收器用于在执行数字信号处理的同时执行相干检测。
[0005]数字信号处理可以包括固定和自适应均衡，以补偿线性损伤。自适应均衡器可以主要补偿时变的自适应损伤，如偏振模色散(polarization mode dispersion，PMD)、偏振状态(state of polarization，SOP)跟踪，以及偏振分解复用、剩余色度色散(chromatic dispersion，CD)、符号间干扰(inter
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symbol interference，ISI)的缓解。自适应均衡器通常实现蝶形配置，该配置通常称为2
×
2多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)。均衡可以在时域和频域中进行。然而，时域均衡可能占据总体数字信号处理复杂性的很大一部分，特别是在具有大量均衡器抽头的实现方式中。降低复杂性的一种技术方案是使用频域均衡器(frequency
‑
domain equalizer，FDEQ)实现逐块更新策略和高效实现离散傅里叶变换(discrete Fourier transform，DFT)操作。
[0006]然而，在某些应用中，FDEQ所需的复杂性甚至也是一个主要问题。此外，FDEQ可能会在其均衡循环中包含载波恢复路径，并可能需要大量的误差计算，这两种计算都可能在均衡循环中引入显著的延迟，导致均衡速度较慢或效果较差。
[0007]因此，需要克服现有技术中的一个或多个限制的频域均衡。

技术实现思路

[0008]在本文描述的各种实施例中，公开了为快速SOP跟踪提供以低复杂度和循环延迟进行频域均衡的方法和设备。各种实施例可以包括一种发送器，用于以每n个数据比特的间隔将导频符号插入所述发送器处的数据信号中：在每n
–
1个数据符号之后插入导频符号，使得N个符号的数据块包含N
–
k个数据符号和k个导频符号，其中，N＝nk。在一些实施例中，接收器侧频域均衡器使用这些导频符号来计算误差电平并均衡所述接收到的数据信号以进行损伤补偿。由于每N个符号中仅对k个符号执行误差计算，因此计算速度明显更快，所述均衡循环延迟可能显著降低。此外，通过使用导频符号计算误差电平，所述均衡器可以消除在所述均衡循环中包括载波恢复路径的需要，进一步减小循环延迟。跨越多个均衡周期的循
环延迟可能会损害均衡器的SOP跟踪能力；在某些涉及快速变化的情况下，所述循环延迟必须相对较短，才能有效跟踪SOP。一些实施例为所述导频符号使用正交相移键控(quadrature
‑
phase shift keying，QPSK)或位相移键控(bit
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phase shift keying，BPSK)符号，将误差计算简化为加法运算，而不是传统FDEQ所需的传统乘法运算。因此，通过降低均衡器的复杂性和循环延迟，可以提高SOP跟踪能力。
[0009]权利要求参考了各种信号值和使用X、W、E
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、E、N、n、k、m、p和Δφ等数学符号的计算值。这些参考文献并不限于说明书中结合特定实施例描述的特定值，而是旨在结合其他权利要求元素澄清权利要求的范围，并简化权利要求中方程和公式的表示。
[0010]如本文所使用的，术语“更新(update或updating)”可以指信号值被新的或不同的信号值替换的任何过程。在某些情况下，这种更新可以通过扰动、偏移、调制、递增或以其他方式修改现有信号值来执行，以实现新的或更新的信号值。在其他情况下，这种更新可以通过替换现有信号值或设置新的或更新的信号值来执行。具体地，本文描述的均衡器被描述为更新均衡器抽头值。均衡器抽头可以是电路或设备的任何位置或组件，在这些位置或组件上，信号可以被抽头并作为输入提供给另一个组件。存在于所述均衡器抽头处的信号可以被视为用于均衡由所述均衡器接收的数据信号以补偿损伤的均衡信号。均衡器抽头处的均衡器信号的值可以被“更新”，例如，通过用根据误差数据块计算的新值替换当前值，如本文所述。所述均衡器抽头反过来可以将数据信号“更新”到所述数据信号的均衡版本，例如，通过使用信号乘法器将数据信号乘以均衡信号(即一个或多个抽头值)，以生成所述数据信号的均衡版本。因此，在一些情况下，“更新”可以是指替换，而在其他情况下，它可以是指根据先前信号生成新信号。
[0011]如本文所使用的，元素“用于”特定目的的陈述可以意味着元素执行特定功能或用于执行一个或多个特定步骤或操作，如本文所述。
[0012]如本文所使用的，第二信号或值“基于”第一信号或值的陈述可以意味着所述第二信号或值的特性至少部分地受到所述第一信号或值的特性的影响或确定。所述第一信号或值可以被视为操作或计算或一系列操作或计算的输入，该操作或计算产生所述第二信号或值作为和所述第一信号或值相关的输出。
[0013]在一些方面中，本专利技术描述了一种设备。所述设备包括：相干接收器，用于接收光信号并根据所述光信号生成电信号。所述电信号包括：多个导频符号和多个数据符号。所述设备还包括：频域自适应均衡器(frequency
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domain adaptive equalizer，FDEQ)，用于根据所述电信号接收数字信号。所述FDEQ包括：均衡路径，包括一个或多个均衡器抽头，用于根据导频误差信号E
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使用一个或多个抽头值W在频域中均衡所述数字信号，从而生成均衡数字信号。所述FDEQ还包括：导频误差抽头更新路径，用于：根据所述均衡数字信号的一个或多个预定导频符号与一个或多个接收到的导频符号之间的夹角计算相位角Δφ，生成所述导频误差信号E
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；根据导频误差更新间隔，根据所述导频误差信号E
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更新所述均衡器抽头。
[0014]根据另一方面，本专利技术提供了一种方法。所述方法包括：接收包括多个导频符号和多个数据符号的数字信号；使用一个或多个均衡器抽头，根据导频误差信号E
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使用一个或多个抽头值W在频域中均衡所述数字信号，从而生成均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，其特征在于，包括：相干接收器，用于接收光信号并根据所述光信号生成电信号，其中，所述光信号包括多个导频符号和多个数据符号；频域自适应均衡器(frequency
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domain adaptive equalizer，FDEQ)，用于根据所述电信号接收数字信号，其中，所述频域自适应均衡器包括：均衡路径，包括一个或多个均衡器抽头，用于根据导频误差信号E
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使用一个或多个抽头值W在频域中均衡所述数字信号，从而生成均衡数字信号；导频误差抽头更新路径，用于：根据所述均衡数字信号的一个或多个预定导频符号与一个或多个接收到的导频符号之间的夹角计算相位角Δφ，生成所述导频误差信号E
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；根据导频误差更新间隔，根据所述导频误差信号E
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更新所述均衡器抽头。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：决策误差抽头更新路径，包括用于根据所述均衡数字信号生成相位补偿决策信号的载波恢复路径，其中，所述决策误差抽头路径用于：根据所述均衡数字信号与所述相位补偿决策信号之间的差值，生成决策误差信号E；根据决策误差更新间隔，根据所述决策误差信号E更新所述均衡器抽头，其中，所述导频误差更新间隔比所述决策误差更新间隔短，所述抽头值W也是以所述决策误差信号E为基础。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备用于选择性地激活和去激活所述决策误差抽头更新路径。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述设备用于选择性地激活和去激活所述导频误差抽头更新路径。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述设备用于在所述均衡器被锁定后去激活所述判决误差抽头更新路径。6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备还用于：在所述导频误差抽头更新路径去激活的情况下，使用所述决策误差抽头更新路径更新所述均衡器抽头，直到所述均衡器被锁定；在所述均衡器锁定后，激活所述导频误差抽头更新路径。7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述均衡器还包括共轭路径，用于生成所述数字信号在所述频域X上的共轭信号X*；所述导频误差抽头更新路径用于通过以下方式在导频误差时间间隔p中更新所述均衡器抽头：通过将以下两者相乘，生成梯度信号：前一个导频时间间隔(p
–
1)中的所述导频误差信号E
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前一个导频时间间隔(p
–
1)中的所述共轭信号X*；对所述梯度信号应用梯度约束G{.}，生成约束梯度信号；将所述约束梯度信号乘以导频误差步长μ
pilot
的两倍，生成步进缩放信号；将所述步进缩放信号添加到由一个或多个延迟单元存储的前一个导频时间间隔(p
–
1)的均衡器抽头值W(p
–
1)中，生成一个或多个更新的抽头值W(p)；
在导频误差时间间隔p用所述更新的抽头值W(p)更新所述均衡器抽头，使得W(p)＝W(p
–
1)+2μ
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G{E
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(p
–
1)X(p
–
1)*}。8.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述均衡器还包括共轭路径，用于生成所述数字信号在所述频域X上的共轭信号X*；所述决策误差抽头更新路径用于通过以下方式在决策误差时间间隔m中更新所述均衡器抽头：通过将以下两者相乘，生成决策误差梯度信号：前一个决策时间间隔(m
–
1)中的所述决策误差信号E前一个决策时间间隔(m
–
1)中的所述共轭信号X*；对所述决策误差梯度信号应用梯度约束G{.}，生成约束决策误差梯度信号；将所述约束决策误差梯度信号乘以决策误差步长μ的两倍，生成决策误差步进缩放信号；所述导频误差抽头更新路径用于通过以下方式在导频误差时间间隔p中更新所述均衡器抽头：通过将以下两者相乘，生成导频误差梯度信号：前一个导频时间间隔(p
–
1)中的所述导频误差信号E
pilot
前一个导频时间间隔(p
–
1)中的所述共轭信号X*；对所述导频误差梯度信号应用梯度约束G{.}，生成约束导频误差梯度信号；将所述约束导频误差梯度信号乘以导频误差步长μ
pilot
的两倍，生成导频误差步进缩放信号；将所述导频误差步进缩放信号和所述决策误差步进缩放信号添加到由一个或多个延迟单元存储的前一个导频时间间隔(p
–
1)的均衡器抽头值W(p
–
1)中，生成一个或多个更新的抽头值W(p)；在导频误差时间间隔p用所述更新的抽头值W(p)更新所述均衡器抽头，使得W(p)＝W(p
–
1)+2μ
pilot
G{E
pilot
(p
–
1)X(p
–
1)*}+2μG{E(m
–
1)X(m
–
1)*}。9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述光信号的导频符号为正交相移键控(quadrature phase shift keying，QPSK)符号或二进制相移键控(binary phase shift keying，BPSK)符号；所述计算相位角Δφ包括加法运算。10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述导频误差抽头更新路径通过以下方式生成所述导频误差信号E
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：接收所述均衡数字信号的N个符号的数据块，其中，所述N个符号包括以规则间隔分布在每(n
–
1)个数据符号之间的k个接收导频符号，其中，kn＝N；对于所述k个导频符号中的每个导频符号，计算所述相位角Δφ作为预定导频符号与所述数据块的相应接收导频符号之间的夹角之和，其中，N＝kn；生成k个符号的误差块，其中，每个符号是以下两者之间的差值：由所述相位角Δφ调整的所述k个预定导频符号中的一个预定导频符号，所述对应k个接收导频符号中的一个接收导频符号；将所述误差块与k个零值符号的零块串联；
应用傅里叶变换将所述级联误差块和零块变换到所述频域，生成2k个符号的频域块；将所述频域块复制n次，生成2N个符号的所述误差信号E

【专利技术属性】
技术研发人员：李传东，客建红，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：