引用本文:

舒陈燕,赵馨,丁笑颖,等. 基于湍流信道状态信息的变步长DFE-CMMA盲均衡算法[J]. 光通信技术,2026,50(3):107-112.

基于湍流信道状态信息的变步长DFE-CMMA盲均衡算法

舒陈燕,赵 馨*,丁笑颖,王欣瑶

(长春理工大学 电子信息工程学院,长春 130022)

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摘要:针对四电平脉冲幅度调制(PAM-4)大气激光通信系统中级联多模盲均衡算法(CMMA)均衡后残留的非线性码间串扰问题,提出一种基于湍流信道状态信息的变步长判决反馈级联多模盲均衡算法(VS-DFE-CMMA)。该算法结合DFE与CMMA,利用实时测量的闪烁指数σ[21]作为信道状态信息,自适应确定最优迭代步长。仿真结果表明:VS-DFE-CMMA在不同湍流强度下均能稳定收敛,最快可在80次迭代内实现收敛;在σ[21]=0.2时,误码率相比CMMA下降约2.1个数量级;当σ[21]<0.3时,系统可实现无误码传输。

关键词:大气激光通信;对数正态分布;码间串扰;脉冲幅度调制;盲均衡算法

中图分类号:TN929.12  文献标志码:文章编号:1002-5561(2026)03-0107-06

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2026.03.018

本文提出了一种**基于湍流信道状态信息的变步长判决反馈级联多模盲均衡算法(VS-DFE-CMMA)**,旨在解决四电平脉冲幅度调制(PAM-4)大气激光通信系统中,传统级联多模盲均衡算法(CMMA)均衡后残留非线性码间串扰的问题。


以下是该论文的核心内容简要总结:


**1. 核心创新点**

*   **非线性结构补偿**:在CMMA线性均衡框架中引入判决反馈均衡器(DFE),利用其前馈与反馈相结合的非线性结构,有效抑制大气湍流引起的非线性信道失真与残留码间串扰。

*   **信道状态自适应调参**:摒弃传统固定步长难以兼顾收敛速度与稳态精度的缺陷,利用实时测量的闪烁指数作为信道状态信息。湍流越强,自动压低步长以防算法发散;湍流越弱,自适应增大步长以加快收敛。


**2. 算法设计与处理流程**

*   **信道状态获取**:接收端将光信号转换为电信号后分为两路,其中一路通过电流镜与低通滤波器提取瞬时光电流,实时计算当前湍流信道的闪烁指数,将其作为信道状态信息。

*   **变步长均衡机制**:将闪烁指数输入VS-DFE-CMMA均衡器,动态确定最佳迭代步长。算法根据当前信道湍流强度与均衡误差的联动关系,自适应选取步长因子,随后启动均衡,最终经门限判决与解映射输出数据。


**3. 关键仿真结果**

*   **收敛速度与稳定性**:在不同强度湍流信道下均能稳定收敛,最快仅需约80次迭代即可实现收敛,彻底解决了固定步长算法在大步长下发散、小步长下收敛缓慢的矛盾。

*   **误码性能大幅提升**:在典型弱湍流条件下(如闪烁指数为0.2时),该算法的误码率相比未均衡系统、传统CMMA及DFE-CMMA分别大幅下降,均衡效果显著。

*   **无误码传输区间**:当闪烁指数小于0.3时,系统均衡后的误码率可降至前向纠错硬判决阈值以下,实现无误码传输。


**4. 研究结论与展望**

*   该算法通过融合DFE与CMMA,并引入基于实时信道状态的变步长策略,在收敛速度、稳态精度及误码性能之间实现了极佳平衡,且仅付出极小的计算复杂度代价。

*   未来工作将考虑把该算法扩展至中强湍流信道模型,并探索低复杂度的硬件实现方案,以进一步推动其在实际大气激光通信系统中的工程应用。