CN109565335B - 解码在光通信信道上发送的码元的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
用于解码在具有交叉偏振调制(XPolM)损伤的光信道上发送的码元的方法和系统，其中，光信号在发送之前被偏振以在x偏振和y偏振上将所述码元编码。所述方法包括：接收在光信道上发送的光信号。对光信号采样，以生成数字样本序列，其中，各个数字样本包括在一时刻对光信号的各个偏振的测量。选择数字样本序列的子集，该子集包括所述序列上的数字样本和邻近数字样本。针对数字样本序列中剩余的各个数字样本重复所述选择和所述确定，以生成串扰系数序列；以及利用具有对应串扰系数的串扰模型，从数字样本序列解码码元的一部分，其中，利用处理器执行方法步骤。
Description
技术领域
本公开总体上涉及光通信系统，并且更具体地，涉及在相关光通信系统中解码在由于交叉偏振调制(XPolM:cross-polarization modulation)而受损的光通信信道上发送的码元。
背景技术
光传输系统通常包括通过光纤链路互连的发送器(Tx)和接收器(Rx)，光纤链路可以由一个或多个纤维跨度(fiber span)组成。
光传输可以导致非线性光损伤，其基本上作为噪声影响所发送光信号。通常，识别某些非线性光损伤的量值对于获得对所接收的净系统余量的更好理解是有益的。这些损伤可以包括：交叉相位调制(XPM)、自相位调制(SPM)、交叉偏振调制(XPolM)以及四波混频(FWM)。具体来说，需要评估这些损伤以估计各种链路预算参数，包括在Rx处实现指定比特误码率所需的光信噪比以及在针对各个光纤跨度的输入端处的、最大化接收的净系统余量的信号功率。
对于使用偏振复用的光通信系统来说，两个光信号在特定波长的光信道中发送之前彼此相对地正交偏振。这使该信道的带宽加倍。要实现超过100Gbps的高速传输，经常使用偏振复用和密集波分复用(DWDM)。
然而，偏振复用信号的交替比特序列导致所产生的偏振随时间改变。这种去偏振效应导致如上所述的交叉偏振调制(XPolM)，其基本上是噪声。XPolM损伤是由信道间光纤非线性引起的，特别是对于DWDM光通信系统来说。由于XPolM，原本正交偏振的双偏振(DP)信号不再如此，并且无法在接收器处准确分离。
XPolM引起围绕一轴的偏振状态旋转，其本身在球体上呈现随机移动。XPolM在具有通过长色散管理(DM)链路发送的DWDM波形的系统中变得突出。对于双偏振相干光系统来说，XPolM导致在比特误码率或品质因数方面的显著性能劣化。
因此，需要一种解码在具有XPolM损伤的光通信信道上发送的码元的方法。
发明内容
本公开的实施方式提供了在相关光通信系统中解码通过光通信信道发送的码元以消除交叉偏振调制(XPolM)损伤的系统和方法。
本公开的一些实施方式基于这样的认识，即，交叉偏振调制(XPolM)损伤可以由光通信信道内的光信号传播的许多不同物理特性产生。可以利用串扰模型对XPolM损伤进行建模，串扰模型通过所谓的串扰系数将所发送的信号与经历XPolM损伤的接收信号连接起来。该系统和方法基于这样的认识，即，串扰系数快速改变，同时它们仍表现出相对较短的相干性，并且在邻近码元间仅略微相关。本公开结合了这种认识，在估计XPolM时，需要更准确地考虑串扰系数的未知或小的相关性。
具体来说，所接收的光信号通常包括第一偏振分量(x偏振)和第二偏振分量(y偏振)，其中，第一偏振分量和第二偏振分量分别包括码元序列。本公开的实施方式恢复码元，这是通过联合考虑该码元之后和之前的一定数量的顺序样本，并通过迭代地更新串扰系数的最大似然估计。换句话说，该实现认识到这样的关系，即，在光信号的x偏振上发送的码元的串扰系数的值与在该光信号的x偏振上发送的先前或后续码元的串扰系数的值相关。类似地，在光信号的y偏振上发送的码元的串扰系数的值与在该光信号的y偏振上发送的先前或后续码元的串扰系数的值相关。
例如，这种中间关系可以在与串扰系数的独立性相对应的零值至与串扰系数的相等性的值一之间的数值范围表示。以这种方式，可以利用具有0至1之间的值的权重来使串扰系数相关。遗憾的是，使用用于由串扰模型规定的计算的权重增加了额外的计算负担并降低了解码器的处理器的效率。
为此，本公开的一些实施方式通过假设串扰系数在解码的一些步骤中的相等性，假设它们在解码的其它步骤中的独立性，来间接地考虑它们之间的关系。以这种方式，整个解码在解码期间考虑对应串扰系数之间的中间关系，而不利用中间关系的权重。一旦估计了串扰系数，就可以检测两个偏振中的发送码元。另外，系统和方法的迭代结构还改进了从一次迭代到下一迭代的估计质量。
根据本公开的实施方式，提供了一种对在具有交叉偏振调制(XPolM)损伤的光通信信道上发送的码元解码的方法，其中，光信号在发送之前被偏振以在x偏振和y偏振上将所述码元编码。所述方法包括：接收在所述光通信信道上发送的所述光信号。对所述光信号的至少一部分进行采样，以生成数字样本序列，其中，所述数字样本序列中的各个数字样本包括在一时刻对所述光信号的各个偏振的测量。选择所述数字样本序列的子集，该子集包括所述序列上的数字样本和该数字信号的邻近数字样本。通过以下步骤联合确定数字样本子集中的各个数字样本的串扰系数：通过联合优化数字样本子集的似然性以满足串扰模型来确定所述数字样本的串扰系数。其中，所述串扰模型经由所确定的串扰系数将数字样本子集的针对所述光信号的各个偏振的所述测量与按所述光信号的所述至少一部分的各个偏振编码的所述码元的值连接起来。其中，所述优化受到各个偏振的对应串扰系数的相等性的约束。针对所述数字样本序列中剩余的各个数字样本重复所述选择和所述确定，以生成串扰系数序列。最后，利用具有对应串扰系数的串扰模型，从所述数字样本序列解码所述码元的至少一部分，其中，利用处理器执行该方法的步骤。
根据本公开另一实施方式，提供了一种包含可通过处理器执行的程序的非暂时性计算机可读存储介质，该程序用于执行方法。所述方法对在具有交叉偏振调制(XPolM)损伤的光通信信道上发送的码元解码，其中，光信号在发送之前被偏振以在x偏振和y偏振上对所述码元进行编码。所述方法包括：由所述处理器存储在所述光通信信道上发送的所述光信号。由所述处理器对所述光信号的至少一部分进行采样来生成数字样本序列，其中，所述数字样本序列中的各个数字样本包括在一时刻对所述光信号的各个偏振的测量。由所述处理器选择所述数字样本序列的子集，该子集包括所述序列中的数字样本和该数字信号的邻近数字样本。由所述处理器按以下步骤联合确定数字样本子集中的各个数字样本的串扰系数：通过联合优化所述数字样本的子集的似然性以满足串扰模型来确定所述数字样本的串扰系数。其中，所述串扰模型经由所确定的串扰系数将数字样本子集的针对所述光信号的各个偏振的测量与按所述光信号的所述至少一部分的各个偏振编码的所述码元的值连接起来。其中，所述优化受到各个偏振的对应串扰系数的相等性的约束。针对所述数字样本序列中剩余的各个数字样本重复所述选择和所述确定，以生成串扰系数序列。最后，利用具有对应串扰系数的串扰模型，从所述数字样本序列解码至少一些码元。
根据本公开另一实施方式，提供了一种对在具有交叉偏振调制(XPolM)损伤的光通信信道上发送的码元解码的系统，其中，光信号在发送之前被偏振以在x偏振和y偏振上对所述码元进行编码。所述系统包括：接收器，该接收器接收在所述光通信信道上发送的所述光信号。处理器，该处理器在工作上连接至存储器并且与所述接收器通信。所述处理器被配置成对所述光信号的至少一部分进行采样，以生成数字样本序列，其中，所述数字样本序列中的各个数字样本包括在一时刻对所述光信号的各个偏振的测量。所述处理器选择所述数字样本序列的子集，该子集包括所述序列中的数字样本和该数字样本的邻近数字样本。所述处理器通过以下步骤联合确定数字样本子集中的各个数字样本的串扰系数：通过联合优化数字样本子集的似然性以满足串扰模型来确定所述数字样本的串扰系数，所述串扰模型经由所确定的串扰系数将数字样本子集的针对所述光信号的各个偏振的测量与按所述光信号的所述至少一部分的各个偏振编码的所述码元的值连接起来，其中，所述优化受到各个偏振的对应串扰系数的相等性的约束。所述处理器针对所述数字样本序列中剩余的各个数字样本重复所述选择和所述确定，以生成串扰系数序列。最后，所述处理器利用具有对应串扰系数的串扰模型，从所述数字样本序列解码至少一些码元。
参照附图，对目前所公开的实施方式加以进一步描述。所示附图不必按比例，相反，在例示目前所公开实施方式的原理时强调重点。
附图说明
图1A是例示根据本公开实施方式的光接收器的框图。
图1B是例示根据本公开实施方式的、在图1A的DSP框中处理接收数字信号的顺序的框图。
图1C是例示根据本公开实施方式的、具有密集波分复用(DWDM)和偏振复用(POLMUX)的相干光纤通信系统的框图。
图1D是根据本公开实施方式的、估计串扰系数的方法的框图。
图1E是根据一些实施方式的、对在光通信信道上发送的码元进行解码的方法的框图。
图2是例示根据本公开实施方式的、经实验测量的串扰系数的实部的时间变化的图表。
图3是例示根据本公开实施方式的、经实验测量的串扰系数的自相关函数的图表。
图4A是根据本公开实施方式的、估计专用于第一迭代的串扰系数的方法的框图，其中，开关处于位置(a)。
图4B是根据本公开实施方式的、估计专用于所有其它迭代l>1的串扰系数的方法的框图，其中，开关处于位置(b)。
图5A是根据本公开实施方式的、评估滤波器的权重以处理接收信号的实施方式的框图。
图5B是根据本公开实施方式的、评估滤波器的权重以处理接收信号的实施方式的框图。
图6是根据本公开实施方式的码元的联合检测的框图。
图7是根据本公开实施方式的串扰系数和发送码元检测的并行估计的框图。
虽然上述附图阐述了目前所公开的实施方式，但也可以设想其它实施方式，正如讨论中所指出的那样。本公开通过表述而非限制的方式来呈现例示性实施方式。本领域技术人员可以设计出落入目前所公开的实施方式的原理的范围内的许多其它变型例和实施方式。
具体实施方式
下面的描述仅提供了示例性实施方式，而非旨在对本公开的范围、适用性或构造进行限制。相反，示例性实施方式的以下描述将向本领域技术人员提供用于实现一个或更多个示例性实施方式的适应性广的描述。在不脱离如所附权利要求书中阐述的所公开主旨的范围的情况下，设想了可以对部件的功能和排布结构进行的各种改变。
在以下描述中给出具体细节以提供对实施方式的透彻理解。然而，本领域普通技术人员应当明白，这些实施方式可以在不需要这些具体细节的情况下来实践。例如，所公开主旨中的系统、处理以及其它部件可以以框图形式示出为组件，以便在不必要的细节上模糊这些实施方式。在其它情况下，公知的处理、结构以及技术可以在没有不必要的细节的情况下被示出，以便避免模糊这些实施方式。而且，各个附图中的相同标号和指定表示相同部件。
而且，单独的实施方式可以被描述为以流程图、程序框图、数据流图、结构图或框图示出的处理。尽管流程图可以将操作描述为顺序处理，但许多操作可以并行或同时执行。另外，操作的次序可以重新排列。处理可以在其操作完成时终止，但可以具有图中未讨论或包括的附加步骤。而且，并非任何具体描述处理中的所有操作都可能发生在所有实施方式中。处理可以对应于方法、功能、过程、子例程、子程序等。当一个处理对应一个函数时，该函数的终止可以对应于该函数返回至调用函数或主函数。
而且，所公开主旨的实施方式可以至少部分地、人工或自动实现。可以通过使用机器、硬件、软件、固件、中间件(middleware)、微代码、硬件描述语言或任何其组合来执行或至少辅助手动或自动实现。当以软件、固件、中间件或微代码实现时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在机器可读介质中。处理器可以执行必要的任务。
根据本公开的实施方式，方法和系统涉及具有光接收器的相干光纤通信系统，该光接收器被配置为接收在具有交叉偏振调制(XPolM)损伤的光通信信道上发送的光信号。该光接收器被配置成减少由XPolM所造成的失真或偏振旋转。所接收的光信号包括在第一偏振分量(x偏振)和第二偏振分量(y偏振)发送的信号。第一和第二偏振分量包括发送码元序列。本公开的实施方式不对调制格式的类型施加任何限制，以使得发送码元可以来自M进制正交幅度调制(MQAM)、M进制相移键控(MPSK)或任何其它类型的调制。补偿由XPolM损伤造成的失真对于改进光传输系统的质量尤其重要。
图1A例示了根据本公开实施方式的光接收器100A。光接收器100A包括将从光纤接收到的光信号线性映射成模拟电信号的光前端101。该模拟电信号包括在通过光纤的光传输中采用的各个偏振和波长的一对同相和正交相位分量。利用模数转换器102将模拟信号转换成数字信号。然后在数字信号处理(DSP)块103中处理所述数字信号，所述数字信号处理包含多个处理级，目的是补偿光纤信道中出现的线性和非线性损伤，并将接收数字信号与发送信号在时间、频率及相位上对准。DSP块103中的一个或更多个级根据各种实施方式的原理来补偿XPolM损伤。然后将DSP框103输出的信号施加至解码器104，并检测发送码元和比特。
图1B是例示根据本公开实施方式的、在图1A的DSP框103中处理接收数字信号的顺序的框图。DSP框103包括许多处理级，诸如去偏斜和正交归一化105、色散(CD)补偿106、非线性补偿107、偏振模色散(PMD)均衡108、插值和定时恢复109、频率偏移估计和补偿110、载波相位估计和恢复111。这些处理级不一定按该次序。另外，可以建立所述多个处理级之间的多种反馈回路，目的是改进性能。例如，在载波相位恢复111之后，所得的信号可以反馈给频率偏移补偿级110。解决非线性光纤损伤的处理级107可以并入自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)、交叉偏振调制(XPolM)、四波混频(FWM)或它们的任意组合的单独补偿或联合补偿。此外，一些非线性损伤可以与该处理级分开加以补偿。举例来说，如在本公开实施方式中描述的XPolM补偿可以在载波相位恢复111之后采用。
图1C是根据本公开实施方式的相干光纤通信系统100C的框图。根据本公开实施方式，相干光纤通信系统100C用于发送和接收采用偏振复用(POLMUX)和光波分复用(WDM)的光信号。在某个关注信道，电调制器(如双偏振(DP)-正交相移键控(QPSK)115和116)分别生成X偏振信号sx(t)和y偏振信号sy(t)，其中，t指示时间。在通过电滤波器之后，通过具有POLMUX 120(其正交地偏振sx(t)和sy(t))的电光(E/O)调制器将x/y偏振信号sx(t)和sy(t)上变频成光波。
然后，通过诸如阵列波导光栅装置130的WDM复用器，将上变频的光信号与处于不同波长的许多其它信号131复用。WDM光信号通过光纤信道140传播，该光纤信道由多跨组单模光纤(SMF)141、诸如掺铒光纤放大器的光放大器(OA)142以及可选的色散补偿光纤(DCF)143构成。
在接收器端，WDM信号首先由De-WDM装置150解复用，De-WDM装置150的输出151是在不同波长发送的光信号。针对该关注信道，然后通过具有De-POLMUX160的光电(O/E)转换器将光信号转换成电信号，其获得x偏振接收信号rx(t)和y偏振接收信号ry(t)。这些信号进一步被模数转换102并在DSP框103中处理，DSP框103的一个处理步骤是XPolM补偿。
当补偿了除了XPolM以外的其它损伤时，所得的信号的样本rx,n＝rx(nTs)和ry,n＝ry(nTs)(以采样周期Ts取得)在与x和y偏振的信令时间n被建模为
其中，αn和βn是串扰系数，sx,n和sy,n是在信令时间n的发送码元，而vx,n和vy,n是圆对称零均值高斯白噪声方差
的样本。
参照图1D，通过考虑在所考虑的码元之前的L个样本和之后的L样本来执行在码元时间n的两个偏振中的串扰系数和发送码元的估计。这些码元分别针对x和y偏振在411和412中加以收集。样本411和412被传递至装置431和432，装置431和432进行与rx,k和ry,k相对应的硬判定(用
435和
436指示，其中，k＝n-L,...,n+L)。
仍然参照图1D，在操作中，将串扰系数初始化415成一些恰当的值(如零或接近零的一些小数字)。另外，迫零(ZF)(图5A)、最小均方误差(MMSE)均衡(图5B)或联合检测法(图6)(详情如下)被用来对码元进行硬判定。将串扰系数αn和βn约束为针对所考虑的块内的所有样本(即，所有数字样本)相同(即，块是所有样本或所有数字样本的子集)，发现串扰系数的最大似然性(ML)估计440。这些估计是串扰系数的值，所述值在串扰模型(1)下将所考虑的块中的所接收信号的样本的似然性最大化。然后，可以使用所估计的串扰系数来检测455与所考虑的码元时间n的相对应的两个偏振中的发送码元。所估计的串扰系数和解码的码元是该方法的输出457。如上所述，本公开通过假设串扰系数在解码步骤中的数字样本子集内的相等性，并且假设它们在解码后的步骤的独立性，来间接地考虑它们之间的关系。以这种方式，整个解码在解码期间考虑对应串扰系数之间的中间关系，而不利用中间关系的权重。而且，在解码中并入了对在估计XPolM时需要更准确地考虑串扰系数的未知或小的相关性的认识。一旦估计了串扰系数，就可以检测两个偏振中的发送码元。而且，该方法的迭代结构还改进了从一次迭代到下一迭代的估计质量(参见图4A和图4B)。
根据本公开的实施方式，XPolM补偿法的输出是发送码元的两个软或硬估计序列，或它们的似然性，其中各个序列对应一个偏振。可以根据所采用的调制格式将硬码元估计映射成比特，并作为比特序列的最终估计来传送。更常见的是，似然序列，或者硬码元估计或软码元估计是DSP框中的一些其它处理步骤的输入，或者是所采用的纠错码的解码器。
图1E示出了根据一些实施方式的、对通过具有交叉偏振调制(XPolM)损伤的光通信信道发送的码元进行解码的方法的框图。光信号在发送之前被偏振以在x偏振和y偏振上对码元进行编码。该方法可以利用光解码器的处理器来执行。
该方法接收165在光通信信道发送的光信号167，并且对该光信号的至少一部分采样170以生成数字样本序列173。该数字样本序列173中的各个数字样本包括在一时刻对该光信号的各个偏振的测量。该方法选择该数字样本序列的子集177，该子集包括该序列中的数字样本和该数字样本的邻近数字样本。例如，该方法可以使用聚焦在该数字样本上的窗口174来选择落入窗口内的数字样本子集。例如，如果窗口174具有这样的尺寸，即，可以包括5个数字样本并且以序列173中的数字样本为中心，则子集177将包括该数字样本和作为该窗口的中心的该数字样本的每一侧上的2个数字样本。
接下来，该方法在受到串扰系数均等约束的情况下联合确定180该数字样本子集中的各个数字样本的串扰系数，以生成串扰系数191。由于相等约束，因而串扰系数191仅针对该数字样本(例如，作为窗口174的中心的数字样本)加以确定。
例如，该方法通过联合优化该数字样本子集的似然性以满足串扰模型179来确定该数字样本的串扰系数，该串扰模型经由所确定的串扰系数，将光信号的各个偏振的数字样本子集的测量与按该光信号的所述至少一部分的各个偏振编码的码元的值连接起来。如上所述，这种优化受到各个偏振的对应串扰系数的相等性的约束。
接下来，该方法针对该数字样本序列中剩余的各个数字样本重复195所述选择和所述确定，以生成串扰系数序列190。例如，该方法将窗口174滑动至以该序列中的下一数字样本为中心，并选择由该窗口覆盖的数字样本子集。
以这样的方式，本公开的一些实施方式通过假设串扰系数在解码的一些步骤中的相等性，并且假设它们在解码的其它步骤中的独立性，来间接地考虑它们之间的关系。在确定串扰系数191的同时考虑解码的一些步骤的相等性。通过更新195串扰系数的确定来考虑它们在解码的其它步骤中的独立性。以这种方式，整个解码在解码期间考虑对应串扰系数之间的中间关系，而不利用中间关系的权重。在估计了串扰系数之后，该方法利用具有对应串扰系数的串扰模型，从该数字样本序列解码185至少一些码元。
参照图2，示出了实验测量的串扰系数的实部，推断出串扰系数具有很小幅度。
参照图3，此外，所述系统和方法考虑到串扰系数αn和βn的量值远小于1。这也可以从图3所示的实验测量的串扰系数的自相关函数中观察到，该函数表明串扰系数的幂小于6×10-3。因此，
并且
并且串扰模型(1)近似为
随后，将该近似模型(2)用于简化代数并获得闭合形式表达式。然而，与稍后详述的相同的工作原理可以以更苛刻的计算为代价来应用于原始模型(1)。
参照图4A和图4B，所提议的XPolM补偿方法是迭代的并且XPolM补偿方法的框图。通过考虑在所考虑的码元之前的L个样本和之后的L个样本来执行在码元时间n的两个偏振中的串扰系数和发送码元的估计。这些码元分别针对x和y偏振在411和412中加以收集。
参照图4A，在第一迭代中，开关421和422处于位置(a)。因此，样本411和412被传递至进行与rx,k和ry,k相对应的硬判定(用
435和
436指示，其中，k＝n-L,...,n+L)的装置431和432。
参照图4B，在所有其它迭代l>1中，开关421和422处于位置(b)。在迭代l中，假设串扰系数αn和βn对于所考虑的块内的所有样本是相同的。因此，它们的最大似然性(ML)估计通常在一些概率建模和代数操纵(在此省略)之后由下式给出
串扰系数451和452的ML估计在440进行评估。
然后，将串扰系数估计451和452用于处理样本rk,x 411、rk,y 412(k＝n-L,...,n+L)，以便估计发送码元。为此，将ML估计451和452用于评估处理器权重465。然后，将该处理器权重在470中应用于样本411和412，这生成了输出475。由于开关421和422在第一迭代之后处于位置(b)，然后将输出475传递至431和432，以对发送码元进行硬判定。
图5A和图5B是根据本公开实施方式的、评估滤波器的权重以处理接收信号的实施方式的框图。图5A示出了处理器470可以是迫零(ZF)均衡器，在510评估了处理器470的权重465，所述权重由下式给出
WZF＝(GGH)-1G, (5)
其中，G是串扰系数的矩阵，
因此，在ZF均衡器输出端获得的软码元估计475由下式给出
参照图5B，另选地，处理器470可以是最小均方误差(MMSE)均衡器，该处理器的权重465在520中进行评估。在这种情况下，软码元估计475由下式给出
注意，(7)和(8)中所需的矩阵求逆是相对容易计算的，因为该矩阵是2阶的并且其逆可以直接从对应公式获得。
参照图6，在又一实施方式中，可以从串扰系数451、452的ML估计和接收信号411、412的样本来联合估计610发送码元。联合检测的输出475是所考虑的块中的各个发送码元的后验概率分布序列。然后，借助于最大后验概率(MAP)完成针对硬码元判定的映射431、432。
针对更密集的调制格式(如针对64-正交幅度调制(64-QAM))，联合检测的计算复杂度非常高。在这种情况下，MMSE均衡520可能更适合。通过串扰系数远小于1的事实进一步证明MMSE方法是合理的，以使矩阵G在对角上占优势。
所述处理被重复一定次数的迭代I。在480中监测迭代计数，其在某一点终止迭代。该迭代过程生成490对应于离散时刻n的、串扰系数的最终估计
和
图7例示了获得发送码元的最终硬判定估计的方法的示意性框图。如上所述，并行采用分离的迭代过程来估计对应于各个码元时间n、n＝1,...,N的串扰系数，其中，N是块中的码元数。对应于码元n的迭代过程400采取时刻n-L与n+L之间的样本块作为输入722。应注意，对应于时间n＝1的块721包含时刻1与L+1之间的样本。类似地，块723包含时刻N-L与N之间的样本。
来自迭代过程400、731、732、733的输出是在时间1,...,n,...,N的串扰系数的临时估计。为了平滑串扰系数序列中可能的突然变化，针对临时串扰估计应用处理器740。该步骤产生串扰系数的最终估计751、752、753。处理器可以实现简单的滑动平均(MA)滤波，以使在时间n的串扰系数的最终估计由下式给出
其中，2K+1是MA滤波器的长度。类似的表达式被用于与其它偏振相对应的串扰系数。应注意，较小数量的值在块的边缘处取平均值。如果串扰系数的时间演变已知或恰当建模，则可以设计其它平滑处理器。
串扰系数的最终估计
和
751、752、753以及在时间n的两个偏振中的接收信号rx,n和ry,n的样本761、762、763被用于获得在时间n的发送码元的硬判定(HD)
和
771、772、773。这是借助于迫零(ZF)均衡510、MMSE均衡520或联合检测610在760中完成的，如上所述。如图7所示，所有HD处理器并行运行。
另选地，ZF或MMSE均衡可以用于获得发送码元的软估计或其似然性。此外，可以利用联合检测来评估似然性。
根据本公开的实施方式，一种光接收器，其解码由发送器在光信道上发送的光信号。该光接收器包括前端，该前端接收所发送的光信号以生成包括数据码元和导频码元的数字信号。一种具有多个处理级的数字信号处理(DSP)，以补偿光信道中出现的线性和非线性损伤，并将所接收的数字信号与所发送的信号按时间、频率及相位对准。多个处理级中的XPolM损伤处理级，其中，利用与存储器通信的处理器来处理该XPolM损伤处理级。该处理器被配置成：采样所述光信号的至少一部分，以生成数字样本序列，其中，所述数字样本序列中的各个数字样本包括在一时刻对所述光信号的各个偏振的测量；选择所述数字样本序列的子集，该子集包括所述序列中的数字样本和该数字样本的邻近数字样本；通过以下步骤联合确定所述数字样本的子集中的各个数字样本的串扰系数：通过联合优化所述数字样本的子集的似然性以满足串扰模型来确定所述数字样本的串扰系数，所述串扰模型经由所确定的串扰系数将所述光信号的各个偏振的所述数字样本的子集的所述测量与按所述光信号的所述至少一部分的各个偏振编码的所述码元的值连接起来，其中，所述优化受到各个偏振的对应串扰系数的相等性约束；针对所述数字样本序列中剩余的各个数字样本重复所述选择和所述确定，以生成串扰系数序列；以及解码器，该解码器利用具有对应串扰系数的串扰模型，从所述数字样本序列解码至少一些码元，以生成所接收的光信号的XPolM损伤估计和光传输系统的改进质量。
本公开的上述实施方式可以按许多方式中的任一种来实现。例如，这些实施方式可以利用硬件、软件或其组合来实现。当按软件来实现时，软件代码可以在任何合适处理器或处理器集合上执行，而不管设置在单一计算机中还是分布在多个计算机当中。这种处理器可以被实现为集成电路，在集成电路组件中具有一个或更多个处理器。然而，处理器可以利用采用任何合适格式的电路来实现。
而且，在此概述的各种方法或处理可以被编码为可以在采用多种操作系统或平台中的任一种的一个或更多个处理器上执行的软件。另外，这种软件可以利用许多合适编程语言和/或编程或脚本工具中的任一种来编写，而且还可以被编译为在框架或虚拟机上执行的可执行机器语言代码或中间代码。通常，该程序模块的功能可以如在各种实施方式中所希望的组合或分布。
而且，本公开的实施方式可以被具体实施为已提供了示例的方法。作为该方法的一部分执行的动作可以按任何合适方式来安排。因此，即使在例示性实施方式中被示出为顺序动作，也可以构造按与所例示相比不同的次序来执行动作的实施方式，其可以包括同时执行一些动作。而且，在权利要求书中使用诸如“第一”、“第二”的普通术语来修改权利要求部件不独立地暗示一个权利要求要素的任何优先级、优先权，或次序超过执行方法的动作的另一或临时次序，而是仅仅被用作用于区分具有特定名称的一个权利要求要素与具有相同名称(但供普通术语使用)的另一要素的标记，以区分这些权利要求要素。
Claims (20)
1.一种对在具有交叉偏振调制(XPolM)损伤的光通信信道上发送的码元解码的方法，其中，光信号在发送之前被偏振以在x偏振和y偏振上对所述码元进行编码，所述方法包括：
接收在所述光通信信道上发送的所述光信号；
对所述光信号的至少一部分进行采样，以生成数字样本序列，其中，所述数字样本序列中的各个数字样本包括在一时刻对所述光信号的各个偏振的测量；
选择所述数字样本序列的子集，该子集包括所述序列中的数字样本和该数字样本的邻近数字样本；
通过以下步骤联合确定数字样本子集中的各个数字样本的串扰系数：
通过联合优化所述数字样本子集的似然性以满足串扰模型来确定该数字样本的串扰系数，所述串扰模型经由所确定的串扰系数将数字样本子集的针对所述光信号的各个偏振的测量与按所述光信号的所述至少一部分的各个偏振编码的所述码元的值连接起来，其中，所述优化受到各个偏振的对应串扰系数的相等性的约束；
针对所述数字样本序列中剩余的各个数字样本重复所述选择和所述确定，以生成串扰系数序列；以及
利用具有对应串扰系数的串扰模型，从所述数字样本序列解码所述码元的至少一部分，
其中，使用处理器执行上述方法的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述串扰系数的步骤包括：
通过在估计所述数字样本的所述串扰系数与从所述数字样本解码发送码元之间交替来迭代地确定所述串扰系数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述数字样本序列的子集的步骤包括：
选择预定长度的窗口，所述预定长度规定了所述数字样本子集的大小；
按照使所述窗口的中心位于所述数字样本上的方式将所述窗口设置在所述数字样本序列上；以及
将所述数字样本序列中被所述窗口覆盖的元素选择到所述数字样本子集中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，针对后续数字样本重复所述选择的步骤包括：
按照使所述窗口的中心位于该后续数字样本上的方式在所述数字样本序列上滑动所述窗口，从而选择邻近该后续数字样本的数字样本子集。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
利用迫零均衡来检测所述码元。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
利用最小均方误差均衡来检测所述码元。
7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
利用联合检测来检测所述码元。
8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
对所述串扰系数序列中的值进行滤波。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述滤波使用Kalman滤波器。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述滤波使用滑动平均滤波器。
11.一种非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质包含有能够由处理器执行以执行方法的程序，所述方法对在具有交叉偏振调制(XPolM)损伤的光通信信道上发送的码元解码，其中，光信号在发送之前被偏振以在x偏振和y偏振上对所述码元进行编码，所述方法包括：
由所述处理器存储在所述光通信信道上发送的所述光信号；
由所述处理器对所述光信号的至少一部分进行采样来生成数字样本序列，其中，所述数字样本序列中的各个数字样本包括在一时刻对所述光信号的各个偏振的测量；
由所述处理器选择所述数字样本序列的子集，该子集包括所述序列中的数字样本和该数字样本的邻近数字样本；
由所述处理器按以下步骤联合确定数字样本子集中的各个数字样本的串扰系数：
通过联合优化所述数字样本子集的似然性以满足串扰模型来确定所述数字样本的串扰系数，所述串扰模型经由所确定的串扰系数将数字样本子集的针对所述光信号的各个偏振的测量与按所述光信号的所述至少一部分的各个偏振编码的所述码元的值连接起来，其中，所述优化受到各个偏振的对应串扰系数的相等性的约束；
针对所述数字样本序列中剩余的各个数字样本重复所述选择和所述确定，以生成串扰系数序列；以及
利用具有对应串扰系数的串扰模型，从所述数字样本序列解码所述码元的至少一部分。
12.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，确定所述串扰系数的步骤包括：
通过在估计所述数字样本的所述串扰系数与从所述数字样本解码发送码元之间交替来迭代地确定所述串扰系数。
13.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，选择所述数字样本序列的子集的步骤包括：
选择预定长度的窗口，该预定长度规定了所述数字样本子集的大小；
按照使所述窗口的中心位于所述数字样本上的方式将所述窗口设置在所述数字样本序列上；以及
将所述数字样本序列中被所述窗口覆盖的元素选择到所述数字样本的子集中。
14.根据权利要求13所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，针对后续数字样本重复所述选择的步骤包括：
按照使所述窗口的中心位于该后续数字样本上的方式在所述数字样本序列上滑动所述窗口，从而选择邻近该后续数字样本的数字样本子集。
15.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读存储介质，所述方法还包括：
利用迫零均衡来检测所述码元。
16.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读存储介质，所述方法还包括：
利用最小均方误差均衡来检测所述码元。
17.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读存储介质，所述方法还包括：
利用联合检测来检测所述码元。
18.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读存储介质，所述方法还包括：
对所述串扰系数序列中的值进行滤波。
19.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述滤波使用Kalman滤波器。
20.一种对在具有交叉偏振调制(XPolM)损伤的光通信信道上发送的码元解码的系统，其中，光信号在发送之前被偏振以在x偏振和y偏振上对所述码元进行编码，所述系统包括：
接收器，所述接收器接收在所述光通信信道上发送的所述光信号；
处理器，所述处理器能够在工作上连接至存储器并与所述接收器通信，所述处理器被配置成：
对所述光信号的至少一部分进行采样，以生成数字样本序列，其中，所述数字样本序列中的各个数字样本包括在一时刻对所述光信号的各个偏振的测量；
选择所述数字样本序列的子集，该子集包括所述序列中的数字样本和该数字样本的邻近数字样本；
通过以下步骤联合确定数字样本子集中的各个数字样本的串扰系数：
通过联合优化所述数字样本子集的似然性以满足串扰模型来确定所述数字样本的串扰系数，所述串扰模型经由所确定的串扰系数将数字样本子集的针对所述光信号的各个偏振的测量与按所述光信号的所述至少一部分的各个偏振编码的所述码元的值连接起来，其中，所述优化受到各个偏振的对应串扰系数的相等性的约束；
针对所述数字样本序列中剩余的各个数字样本重复所述选择和所述确定，以生成串扰系数序列；以及
利用具有对应串扰系数的串扰模型，从所述数字样本序列解码所述码元的至少一部分。
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