一种识别正交调制信号的调制格式的方法及装置与流程
本发明涉及通信技术领域，尤指一种识别正交调制信号的调制格式的方法及装置。
背景技术：
随着网络带宽需求的不断增长，基于灵活带宽分配的弹性光网络（Elastic Optical Network，EON）由于能够充分利用现有网络传输容量而引起越来越多的关注。
由于在EON中，需要为不同调制格式的信号分配其传输的频段和带宽，因此，作为信号接收方的相干接收机就需要对接收到的信号的调制格式进行识别。
目前，识别正交调制信号的调制格式的方法通常为：在高阶累积量和高阶谱域内分析非高斯信号，得到调制信号的高阶累积量特征，根据高阶累积量特征对调制信号的调制格式进行识别。这种识别方法的原理是：高斯白噪声与正交调制信号的高阶累积量和高阶频谱不同，不同调制格式的正交调制信号的高阶累积量的特征也不同，即，高斯白噪声的大于二阶的累积量和频谱为0，而正交调制信号的高阶累积量和高阶谱不为0，因此，可通过在高阶累积量和高阶频谱内分析非高斯信号的高阶累积量，确定正交调制信号的高阶累积量特征，根据该特征确定正交调制信号的调制格式，避免在识别调制格式时受到高斯白噪声的影响，以提高识别的准确性，。
但是，上述根据高阶累积量特征识别调制格式的方法对相干接收机中本地振荡器（local oscillator）与接收信号的相位和频率的同步性要求较高，而EON中的接收机是具有较大的频偏和相位噪声的光相干接收机，因此在EON中采用上述方法识别信号的调制格式的准确性较低。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种识别正交调制信号的调制格式的方法及装置，用以解决现有技术中在具有较大频偏和相位噪声的环境下识别信号的调制格式的准确性较低的问题。
第一方面，提供一种识别正交调制信号的调制格式的方法，包括：
对接收的正交调制信号的符号序列进行功率归一化处理，得到符号序列所包含的多个符号各自的归一化功率；
根据确定的所述多个符号的归一化功率，确定所述多个符号的归一化功率落在预设的多个功率范围内的概率，其中，所述预设的多个功率范围是根据预先选择的多个基准调制格式设定的；
根据所述多个符号的归一化功率落在所述多个功率范围内的概率的比值，确定所述正交调制信号的功率分布特征值；
将确定的所述功率分布特征值与预设的多个门限值进行比较，根据比较结果确定所述正交调制信号的调制格式。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，对接收的正交调制信号的符号序列进行功率归一化处理，得到符号序列所包含的多个符号各自的归一化功率，具体包括：
根据所述正交调制信号的符号序列中包含的多个符号的功率，确定所述多个符号的功率平均值；
针对所述符号序列中包含的每个符号，确定该符号的功率与所述功率平均值的比值，作为该符号的归一化功率。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述正交调制信号的调制格式为四相相移键控QPSK格式、16正交幅度调制QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式中的一种。
结合第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，预设多个功率范围，具体包括：
预先在各调制格式中选择出多个基准调制格式，并根据选择的每个基准调制格式预设多个功率备选范围；
根据选择的任一基准调制格式，确定在无光噪声情况下该基准调制格式中各符号的基准归一化功率；
根据确定的任一基准归一化功率，在预设的光信噪比条件下确定该基准调制格式中该基准归一化功率的概率分布；
根据在该基准调制格式条件下预设的任一功率备选范围，确定满足公式df/duth=0时的uth作为在该功率备选范围内确定的功率临界值，其中，Ei为确定的小于该功率备选范围内最小值的第i个基准归一化功率，p(Ei)为理想状态下该基准调制格式中出现功率为Ei的符号的概率，Ej为确定的大于该功率备选范围内最大值的第j个基准归一化功率，p(Ej)为理想状态下该基准调制格式中出现功率为Ej的符号的概率，σ2为在所述预设的光信噪比条件下的噪声功率，I0()为第一类修正贝塞尔函数，wi(u)为确定的该基准调制格式中小于该功率备选范围内最小值的第i个基准归一化功率在所述预设的光信噪比条件下的概率分布，wj(u)为确定的该基准调制格式中大于该功率备选范围内最大值的第j个基准归一化功率在所述预设的光信噪比条件下的概率分布；
根据确定的每个功率临界值预设功率范围。
结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，当预先选择的基准调制格式为16QAM格式时，预设的功率备选范围为（0.2，1.0）和（1.0，1.8）；
当预先选择的基准调制格式为256QAM格式时，预设的功率备选范围为（1.8，2.0）和（2.1，2.3）；
当预先选择的基准调制格式为32QAM格式时，预设的功率备选范围为（0.1，0.5）、（0.5，0.9）和（0.9，1.3）；
当预先选择的基准调制格式为64QAM格式时，预设的功率备选范围为（0.8，1.2）、（0.6，0.8）和（1.2，1.4）。
结合第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，根据确定的每个功率临界值预设功率范围，具体包括：
当预先选择的基准调制格式为16QAM格式时，将在功率备选范围（0.2，1.0）内确定的功率临界值作为第一临界值Pth1，将功率备选范围（0.2，1.0）内确定的功率临界值作为第二临界值Pth2，预设功率范围为[Pth1,Pth2]、(-∞,Pth1)、(Pth2,+∞)；
当预先选择的基准调制格式为256QAM格式时，将在功率备选范围（1.8，2.0）内确定的功率临界值作为第三临界值Pth3，将功率备选范围（2.1，2.3）内确定的功率临界值作为第四临界值Pth4，预设功率范围为[Pth4,+∞)、[Pth3,Pth4)；
当预先选择的基准调制格式为32QAM格式时，将在功率备选范围（0.1，0.5）内确定的功率临界值作为第五临界值Pth5，将功率备选范围（0.5，0.9）内确定的功率临界值作为第六临界值Pth6，将功率备选范围（0.9，1.3）内确定的功率临界值作为第七临界值Pth7，预设功率范围为[Pth5,Pth6]、(-∞,Pth5)、(Pth6,Pth7]；
当预先选择的基准调制格式为64QAM格式时，将在功率备选范围（0.8，1.2）内确定的功率临界值作为第八临界值Pth8和第九临界值Pth9，Pth8小于Pth9，将功率备选范围（0.6，0.8）内确定的功率临界值作为第十临界值Pth10，将功率备选范围（1.2，1.4）内确定的功率临界值作为第十一临界值Pth11，预设功率范围为[Pth8,Pth9]、[Pth10,Pth11]。
结合第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，确定所述正交调制信号的功率分布特征值，具体包括：
采用公式确定所述正交调制信号相对于基准调制格式16QAM的第一功率分布特征值Ratio1，其中，P([Pth1,Pth2])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth1,Pth2]内的概率，P((-∞,Pth1],(Pth2,+∞))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在(-∞,Pth1]或(Pth2,+∞)内的概率；
采用公式确定所述正交调制信号相对于基准调制格式256QAM的第二功率分布特征值Ratio2，其中，P([Pth4,+∞))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth4,+∞)内的概率，P([Pth3,Pth4))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth3,Pth4)内的概率；
采用公式确定所述正交调制信号相对于基准调制格式32QAM的第三功率分布特征值Ratio3，其中，P([Pth5,Pth6])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth5,Pth6]内的概率，P((-∞,Pth5))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在(-∞,Pth5)内的概率，P((Pth6,Pth7])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在(Pth6,Pth7]内的概率；
采用公式确定所述正交调制信号相对于基准调制格式64QAM的第四功率分布特征值Ratio4，其中，P([Pth8,Pth9])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth8,Pth9]内的概率，P([Pth10,Pth11])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth10,Pth11]内的概率。
结合第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，预设多个门限值，具体包括：
预设使的值最大的第一门限值th1，其中：
P(A(th1)|A)为当已知A信号为QPSK格式的信号时，A信号的Ratio1不小于th1的概率；
P(B(th1)|B)为当已知B信号不是QPSK格式的信号时，B信号的Ratio1小于th1的概率；
预设使的值最大的第二门限值th2，其中：
P(A(th2)|A)为当已知A信号为256QAM格式或64QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1时，A信号的Ratio2不小于th2的概率；
P(B(th2)|B)为当已知B信号为32QAM格式或128QAM格式或16QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1时，B信号的Ratio2小于th2的概率；
预设使的值最大的第三门限值th3，其中：
P(A(th3)|A)为当已知A信号为256QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1、A信号的Ratio2不小于th2时，A信号的Ratio4不小于th3的概率；
P(B(th3)|B)为当已知B信号为64QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1、B信号的Ratio2不小于th2时，B信号的Ratio4小于th3的概率；
预设使的值最大的第四门限值th4，其中：
P(A(th4)|A)为当已知A信号为32QAM格式或128QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1、A信号的Ratio2小于th2时，A信号的Ratio3不小于th4的概率；
P(B(th4)|B)为当已知B信号为16QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1、B信号的Ratio2小于th2时，B信号的Ratio3小于th4的概率；
预设使的值最大的第五门限值th5，其中：
P(A(th5)|A)为当已知A信号为32QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1、A信号的Ratio2小于th2、A信号的Ratio3不小于th4时，A信号的Ratio3不小于th5的概率；
P(B(th5)|B)为当已知B信号为128QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1、B信号的Ratio2小于th2、B信号的Ratio3不小于th4时，B信号的Ratio3小于th5的概率。
结合第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，将确定的所述功率分布特征值与预设的多个门限值进行比较，根据比较结果确定所述正交调制信号的调制格式，具体包括：
当所述Ratio1不小于th1时，确定所述正交调制信号的调制格式为QPSK格式；
当所述Ratio1小于th1、且Ratio2不小于th2、且Ratio4不小于th3时，确定所述正交调制信号的调制格式为256QAM格式；
当所述Ratio1小于th1、且Ratio2不小于th2、且Ratio4小于th3时，确定所述正交调制信号的调制格式为64QAM格式；
当所述Ratio1小于th1、且Ratio2小于th2、且Ratio3不小于th4、且Ratio3不小于th5时，确定所述正交调制信号的调制格式为32QAM格式；
当所述Ratio1小于th1、且Ratio2小于th2、且Ratio3不小于th4、且Ratio3小于th5时，确定所述正交调制信号的调制格式为128QAM格式；
当所述Ratio1小于th1、且Ratio2小于th2、且Ratio3小于th4时，确定所述正交调制信号的调制格式为16QAM格式。
第二方面，提供一种识别正交调制信号的调制格式的装置，包括：
功率确定模块，用于对接收的正交调制信号的符号序列进行功率归一化处理，得到符号序列所包含的多个符号各自的归一化功率；
概率确定模块，用于根据确定的所述多个符号的归一化功率，确定所述多个符号的归一化功率落在预设的多个功率范围内的概率，其中，所述预设的多个功率范围是根据预先选择的多个基准调制格式设定的；
特征确定模块，用于根据所述多个符号的归一化功率落在所述多个功率范围内的概率的比值，确定所述正交调制信号的功率分布特征值；
识别模块，用于将确定的所述功率分布特征值与预设的多个门限值进行比较，根据比较结果确定所述正交调制信号的调制格式。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述功率确定模块具体用于，根据所述正交调制信号的符号序列中包含的多个符号的功率，确定所述多个符号的功率平均值；针对所述符号序列中包含的每个符号，确定该符号的功率与所述功率平均值的比值，作为该符号的归一化功率。
结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述正交调制信号的调制格式为四相相移键控QPSK格式、16正交幅度调制QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式中的一种。
结合第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述装置还包括：
功率范围设置模块，用于预先在各调制格式中选择出多个基准调制格式，并根据选择的每个基准调制格式预设多个功率备选范围；根据选择的任一基准调制格式，确定在无光噪声情况下该基准调制格式中各符号的基准归一化功率；根据确定的任一基准归一化功率，在预设的光信噪比条件下确定该基准调制格式中该基准归一化功率的概率分布；根据在该基准调制格式条件下预设的任一功率备选范围，确定满足公式df/duth=0时的uth作为在该功率备选范围内确定的功率临界值，其中，Ei为确定的小于该功率备选范围内最小值的第i个基准归一化功率，p(Ei)为理想状态下该基准调制格式中出现功率为Ei的符号的概率，Ej为确定的大于该功率备选范围内最大值的第j个基准归一化功率，p(Ej)为理想状态下该基准调制格式中出现功率为Ej的符号的概率，σ2为在所述预设的光信噪比条件下的噪声功率，I0()为第一类修正贝塞尔函数，wi(u)为确定的该基准调制格式中小于该功率备选范围内最小值的第i个基准归一化功率在所述预设的光信噪比条件下的概率分布，wj(u)为确定的该基准调制格式中大于该功率备选范围内最大值的第j个基准归一化功率在所述预设的光信噪比条件下的概率分布；根据确定的每个功率临界值预设功率范围。
结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述功率范围设置模块具体用于，当预先选择的基准调制格式为16QAM格式时，预设的功率备选范围为（0.2，1.0）和（1.0，1.8）；当预先选择的基准调制格式为256QAM格式时，预设的功率备选范围为（1.8，2.0）和（2.1，2.3）；当预先选择的基准调制格式为32QAM格式时，预设的功率备选范围为（0.1，0.5）、（0.5，0.9）和（0.9，1.3）；当预先选择的基准调制格式为64QAM格式时，预设的功率备选范围为（0.8，1.2）、（0.6，0.8）和（1.2，1.4）。
结合第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述功率范围设置模块具体用于，当预先选择的基准调制格式为16QAM格式时，将在功率备选范围（0.2，1.0）内确定的功率临界值作为第一临界值Pth1，将功率备选范围（0.2，1.0）内确定的功率临界值作为第二临界值Pth2，预设功率范围为[Pth1,Pth2]、(-∞,Pth1)、(Pth2,+∞)；当预先选择的基准调制格式为256QAM格式时，将在功率备选范围（1.8，2.0）内确定的功率临界值作为第三临界值Pth3，将功率备选范围（2.1，2.3）内确定的功率临界值作为第四临界值Pth4，预设功率范围为[Pth4,+∞)、[Pth3,Pth4)；当预先选择的基准调制格式为32QAM格式时，将在功率备选范围（0.1，0.5）内确定的功率临界值作为第五临界值Pth5，将功率备选范围（0.5，0.9）内确定的功率临界值作为第六临界值Pth6，将功率备选范围（0.9，1.3）内确定的功率临界值作为第七临界值Pth7，预设功率范围为[Pth5,Pth6]、(-∞,Pth5)、(Pth6,Pth7]；当预先选择的基准调制格式为64QAM格式时，将在功率备选范围（0.8，1.2）内确定的功率临界值作为第八临界值Pth8和第九临界值Pth9，Pth8小于Pth9，将功率备选范围（0.6，0.8）内确定的功率临界值作为第十临界值Pth10，将功率备选范围（1.2，1.4）内确定的功率临界值作为第十一临界值Pth11，预设功率范围为[Pth8,Pth9]、[Pth10,Pth11]。
结合第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述特征确定模块具体用于，采用公式确定所述正交调制信号相对于基准调制格式16QAM的第一功率分布特征值Ratio1，其中，P([Pth1,Pth2])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth1,Pth2]内的概率，P((-∞,Pth1],(Pth2,+∞))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在(-∞,Pth1]或(Pth2,+∞)内的概率；采用公式确定所述正交调制信号相对于基准调制格式256QAM的第二功率分布特征值Ratio2，其中，P([Pth4,+∞))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth4,+∞)内的概率，P([Pth3,Pth4))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth3,Pth4)内的概率；采用公式确定所述正交调制信号相对于基准调制格式32QAM的第三功率分布特征值Ratio3，其中，P([Pth5,Pth6])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth5,Pth6]内的概率，P((-∞,Pth5))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在(-∞,Pth5)内的概率，P((Pth6,Pth7])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在(Pth6,Pth7]内的概率；采用公式确定所述正交调制信号相对于基准调制格式64QAM的第四功率分布特征值Ratio4，其中，P([Pth8,Pth9])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth8,Pth9]内的概率，P([Pth10,Pth11])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth10,Pth11]内的概率。
结合第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，门限设置模块，用于预设使的值最大的第一门限值th1，其中：P(A(th1)|A)为当已知A信号为QPSK格式的信号时，A信号的Ratio1不小于th1的概率；P(B(th1)|B)为当已知B信号不是QPSK格式的信号时，B信号的Ratio1小于th1的概率；预设使的值最大的第二门限值th2，其中：P(A(th2)|A)为当已知A信号为256QAM格式或64QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1时，A信号的Ratio2不小于th2的概率；P(B(th2)|B)为当已知B信号为32QAM格式或128QAM格式或16QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1时，B信号的Ratio2小于th2的概率；预设使的值最大的第三门限值th3，其中：P(A(th3)|A)为当已知A信号为256QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1、A信号的Ratio2不小于th2时，A信号的Ratio4不小于th3的概率；P(B(th3)|B)为当已知B信号为64QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1、B信号的Ratio2不小于th2时，B信号的Ratio4小于th3的概率；预设使的值最大的第四门限值th4，其中：P(A(th4)|A)为当已知A信号为32QAM格式或128QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1、A信号的Ratio2小于th2时，A信号的Ratio3不小于th4的概率；P(B(th4)|B)为当已知B信号为16QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1、B信号的Ratio2小于th2时，B信号的Ratio3小于th4的概率；预设使的值最大的第五门限值th5，其中：P(A(th5)|A)为当已知A信号为32QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1、A信号的Ratio2小于th2、A信号的Ratio3不小于th4时，A信号的Ratio3不小于th5的概率；P(B(th5)|B)为当已知B信号为128QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1、B信号的Ratio2小于th2、B信号的Ratio3不小于th4时，B信号的Ratio3小于th5的概率。
结合第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述识别模块具体用于，当所述Ratio1不小于th1时，确定所述正交调制信号的调制格式为QPSK格式；当所述Ratio1小于th1、且Ratio2不小于th2、且Ratio4不小于th3时，确定所述正交调制信号的调制格式为256QAM格式；当所述Ratio1小于th1、且Ratio2不小于th2、且Ratio4小于th3时，确定所述正交调制信号的调制格式为64QAM格式；当所述Ratio1小于th1、且Ratio2小于th2、且Ratio3不小于th4、且Ratio3不小于th5时，确定所述正交调制信号的调制格式为32QAM格式；当所述Ratio1小于th1、且Ratio2小于th2、且Ratio3不小于th4、且Ratio3小于th5时，确定所述正交调制信号的调制格式为128QAM格式；当所述Ratio1小于th1、且Ratio2小于th2、且Ratio3小于th4时，确定所述正交调制信号的调制格式为16QAM格式。
第三方面，提供一种数字信号处理器，包括如第二方面或第二方面的第一～八种任一可能的实现方式提供的识别正交调制信号的调制格式的装置。
第四方面，提供一种接收机，包括如第二方面或第二方面的第一～八种任一可能的实现方式提供的识别正交调制信号的调制格式的装置。
本发明实施例提供一种识别正交调制信号的调制格式的方法及装置，确定接收的正交调制信号的符号序列中多个符号各自的归一化功率，并确定该多个符号的归一化功率落在每个预设的功率范围内的概率，据此确定该正交调制信号的功率分布特征值，根据确定的功率分布特征值与预设的多个门限值的比较结果确定该正交调制信号的调制格式。上述方法可避免频偏和相位噪声对识别结果的影响，应用在诸如EON等具有较大频偏和相位噪声的系统中可有效提高识别信号调制格式的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的调制格式的识别过程；
图2为本发明实施例提供的预设功率范围的过程；
图3为本发明实施例提供的理想状态下QPSK格式、16QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式这六种调制格式中符号的基准归一化功率的概率分布示意图；
图4为本发明实施例提供的在一定的光信噪比条件下16QAM格式中各符号的实际归一化功率的概率分布示意图；
图5为本发明实施例提供的根据调制信号的功率分布特征值与预设的各门限值的比较结果确定该调制信号的调制格式的详细过程；
图6A～图6D为本发明实施例提供的基于图5的识别方法的仿真效果图；
图7为本发明实施例提供的识别正交调制信号的调制格式的装置结构示意图；
图8为本发明实施例提供的相干接收机结构示意图；
图9为本发明实施例提供的识别正交调制信号的调制格式的识别装置硬件结构示意图。
具体实施方式
由于在不同的调制格式中，符号功率的概率分布有明显不同，因此，为了避免频偏和相位噪声对识别调制格式的影响，本发明实施例中根据接收的正交调制信号中各符号的归一化功率的概率分布，对该正交调制信号的调制格式进行识别，该方法对频偏和相位噪声不敏感，应用于诸如EON等具有较大频偏和相位噪声的系统中时，可有效提高识别调制格式的准确性。
下面结合说明书附图，对本发明实施例进行详细描述。
图1为本发明实施例提供的调制格式的识别过程，具体包括以下步骤：
S101：对接收的正交调制信号的符号序列进行功率归一化处理，得到符号序列所包含的多个符号各自的归一化功率。
在本发明实施例中，接收机接收到未知调制格式的正交调制信号后，可先确定该正交调制信号的符号序列中包含的多个符号的功率，并根据该正交调制信号的符号序列中包含的多个符号的功率，确定该多个符号的归一化功率。
具体的，确定该正交调制信号中每个符号的归一化功率的方法可以为：根据该正交调制信号的符号序列中包含的多个符号的功率，确定该多个符号的功率平均值，针对该符号序列中包含的每个符号，确定该符号的功率与该功率平均值的比值，作为该符号的归一化功率。
例如，假设接收到的正交调制信号的符号序列中第n个符号为I(n)，则可确定每个符号的功率abs(I(n))2，n=1,2,3…，再确定各符号的功率平均值mean[abs(I(n))2]，针对第n个符号I(n)，确定其归一化功率为其中，如果接收到的正交调制信号为复数信号，则该正交调制信号中每个符号的功率abs(I(n))2=I2+Q2，I为复数信号的实部，Q为复数信号的虚部。
S102：根据确定的该多个符号的归一化功率，确定该多个符号的归一化功率落在预设的多个功率范围内的概率。
在本发明实施例中，上述预设的多个功率范围是根据预先选择的多个基准调制格式设定的，也即，可预先在各调制格式中选择出多个基准调制格式，并针对每个基准调制格式预设多个功率范围，通过上述步骤S101确定了接收到的正交调制信号中每个符号的归一化功率后，可针对预设的多个功率范围，确定该正交调制信号中符号的归一化功率落在该功率范围内的概率。
具体的，针对某个预设的功率范围确定该正交调制信号中符号的归一化功率落在该功率范围内的概率时，可先确定该正交调制信号中归一化功率落在该功率范围内的符号的数量，再将该数量与该正交调制信号的符号序列中所有符号的总数的比值确定为该正交调制信号中符号的归一化功率落在该功率范围内的概率。
S103：根据分别针对多个功率范围确定的概率，确定该正交调制信号的功率分布特征值。
具体的，可根据该多个符号的归一化功率落在多个功率范围内的概率的比值，确定正交调制信号的功率分布特征值。进一步的，由于上述多个功率范围是针对每个选择出的基准调制格式设定的，因此，在确定该正交调制信号的功率分布特征值时，可针对预设的每个基准调制格式，根据多个符号的归一化功率落在针对该基准调制格式预设的各功率范围内的概率的比值，确定该正交调制信号相对于该基准调制格式的功率分布特征值。
S104：将确定的该功率分布特征值与预设的多个门限值进行比较，根据比较结果确定该正交调制信号的调制格式。
在本发明实施例中，可预设多个门限值，并根据步骤S102分别针对每个功率范围确定的概率，采用预设的方法确定该正交调制信号的功率分布特征值，根据确定的功率分布特征值与预设的多个门限值的比较结果识别该正交调制信号的调制格式。
进一步的，本发明实施例中所述的调制格式包括四相相移键控（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）格式、16正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式，也就是说，在图1所示的识别过程中，接收到的正交调制信号的调制格式为QPSK格式、16QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式中的一种。
当然，除上述调制格式以外，本发明实施例提供的识别方法还可应用于其他调制格式，下面仅以识别QPSK格式、16QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式为例进行说明。
由于在图1所示的步骤S102中，接收机需要针对预设的每个功率范围，确定接收到的调制信号中符号的归一化功率落在该功率范围内的概率，也就是说，本发明实施例中需要预设多个功率范围。而对于QPSK格式、16QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式这六种调制格式而言，这些调制格式中的符号的归一化功率的概率分布有明显的区别，因此，可根据这些调制格式中符号的归一化功率的概率分布的区别预设功率范围。具体的预设功率范围的过程可以如图2所示。
图2为本发明实施例提供的预设功率范围的过程，具体包括以下步骤：
S201：预先在各调制格式中选择出多个基准调制格式，并根据选择的每个基准调制格式预设多个功率备选范围。
在本发明实施例中，可在各调制格式中预先选择多个调制格式作为基准调制格式，并可针对每个选择的基准调制格式预设若干个功率备选范围，在预设功率备选范围时，可基于各调制格式在归一化功率的概率分布上的区别进行设定。
S202：根据选择的任一基准调制格式，确定在无光噪声情况下该基准调制格式中各符号的基准归一化功率。
具体的，在确定无光噪声情况下某个基准调制格式中各符号的基准归一化功率时，可确定无光噪声情况下该基准调制格式中包含的每个符号的功率，并确定无光噪声情况下该基准调制格式中包含的每个符号的功率的平均值，再针对每个符号，将该符号的功率与该平均值的比值作为该符号的基准归一化功率。
例如，假设选择了QPSK格式为基准调制格式，则由于QPSK格式中共包含四个符号，每个符号的功率都相同，因此，QPSK格式中每个符号的归一化功率都为1。也就是说，在无光噪声情况下，如果接收到的正交调制信号的调制格式是QPSK格式，那么该正交调制信号中出现的符号的归一化功率就是该符号的基准归一化功率1，但由于实际应用中存在噪声，因此实际应用中该符号的归一化功率会在1附近浮动。
S203：根据确定的任一基准归一化功率，在预设的光信噪比条件下确定该基准调制格式中该基准归一化功率的概率分布。
在一定的光信噪比条件下，基准调制格式中每个符号的归一化功率是在基准归一化功率附近浮动的，而对于QPSK格式、16QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式这六种调制格式来说，这些调制格式中的符号都是复数信号，其复数信号中的实部I和虚部Q在一定的信噪比条件下所受到的噪声干扰均可近似为加性高斯白噪声。
假设将基准调制格式中某个符号的基准归一化功率记为v2，该符号的实部I在理想状态下为u1，虚部Q在理想状态下为u2，则v2=u12+u22。
而由于该符号的实部I和虚部Q在一定的信噪比条件下所受到的噪声干扰为加性高斯白噪声，因此，该符号的实部I和虚部Q在一定的光信噪比条件下的概率分布是两个独立的高斯分布，这两个独立的高斯分布的均值记为u1和u2，方差为σ2，实际上方差σ2就是在该光信噪比条件下的噪声功率，σ2的取值与光信噪比有关，一定光信噪比条件下的噪声功率σ2也是一定的。一般的，光信噪比与噪声功率σ2满足的关系，其中，OSNR为光信噪比，E(s2)为信号功率，而且E(s2)是一个定值，SymbolRate是符号率，一般SymbolRate为32Gs/s。
进一步的，由于该符号的归一化功率u为该符号的实部I和虚部Q的平方和，而实部I和虚部Q是两个独立的、以u1和u2为均值、以σ2为方差的高斯分布，因此，该符号的归一化功率u的概率分布w(u)实际上是一个非中心χ2分布，具体的，其中，I0()为第一类修正贝塞尔函数。
上述的含义即为：一个基准归一化功率为v2的符号在该光信噪比条件下的实际归一化功率为u时的概率为w(u)。
通过上述方法，在通过步骤S202确定了基准调制格式中各符号的基准归一化功率v2后，可根据预设的光信噪比OSNR，采用公式确定该预设的光信噪比条件下的噪声功率σ2，并针对每个基准归一化功率v2，确定在该预设的光信噪比条件下该基准调制格式中该基准归一化功率的概率分布就是
S204：根据在该基准调制格式条件下预设的任一功率备选范围，确定满足公式df/duth=0时的uth作为在该功率备选范围内确定的功率临界值。
在本发明实施例中，针对选择的某个基准调制格式，可在针对该基准调制格式预设的每个功率备选范围内确定功率临界值。
其中，Ei为确定的小于该功率备选范围内最小值的第i个基准归一化功率，p(Ei)为理想状态下该基准调制格式中出现功率为Ei的符号的概率，Ej为确定的大于该功率备选范围内最大值的第j个基准归一化功率，p(Ej)为理想状态下该基准调制格式中出现功率为Ej的符号的概率，σ2为在所述预设的光信噪比条件下的噪声功率，I0()为第一类修正贝塞尔函数，wi(u)为确定的该基准调制格式中小于该功率备选范围内最小值的第i个基准归一化功率在所述预设的光信噪比条件下的概率分布，wj(u)为确定的该基准调制格式中大于该功率备选范围内最大值的第j个基准归一化功率在所述预设的光信噪比条件下的概率分布。
进一步的，还可预设多种不同的光信噪比条件，在以某个调制格式为基准调制格式、并在某个预设的功率备选范围内确定了功率临界值时，可分别在预设的多种不同的光信噪比条件下，确定功率临界值，并将在不同光信噪比条件下确定出的各功率临界值的均值，重新确定为功率临界值。
S205：根据确定的每个功率临界值预设功率范围。
确定了功率临界值后，则可根据确定的各功率临界值预设功率范围，如，将某两个功率临界值之间的范围确定为预设的功率范围，或将正/负无穷到某个功率临界值的范围确定为预设的功率范围。
下面以QPSK格式、16QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式这六种调制格式说明如图2所示的功率范围预设过程。
由于本发明实施例的目的是要基于不同调制格式的符号在归一化功率的概率分布上的区别，来识别出正交调制信号的调制格式，因此，需要找出上述这六种调制格式中符号的归一化功率的概率分布的区别，下面以图3为例说明上述六种调制格式中符号的归一化功率的概率分布的区别，如图3所示。
图3为本发明实施例提供的无光噪声情况下QPSK格式、16QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式这六种调制格式中符号的基准归一化功率的概率分布示意图。图3中横坐标轴为基准归一化功率，纵坐标轴为概率，以2000代表概率为100%。
区别一、由图3可以看出，在无光噪声情况下，相比于16QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式这五种调制格式，QPSK格式的符号的基准归一化功率只有数值1这一种，也就是说，在一定的光信噪比条件下，QPSK格式中的符号的归一化功率主要集中在数值1附近，而其他五种调制格式则不然。因此，本发明实施例中基于该区别一来区分QPSK格式与其他五种调制格式。基于这样的思路，本发明实施例中可在数值1附近确定若干个功率临界值，并基于这些功率临界值预设功率范围。
基于区别一预设功率范围的方法具体如下：
由图3可以看出，16QAM格式中符号的基准归一化功率的概率分布在数值1附近较为松散，便于在数值1附近确定功率临界值，因此，选择16QAM格式为基准调制格式。
选择了16QAM格式为基准调制格式后，可基于16QAM格式中各符号在一定光信噪比条件下的归一化功率的概率分布，在数值1的左右两侧，也即在小于数值1的范围和大于数值1的范围各选择一个功率临界点，而由图3可以看出，在理想状态下，16QAM格式中符号的基准归一化功率为0.2、1和1.8，因此，当预先选择的基准调制格式为16QAM格式时，可将（0.2，1.0）和（1.0，1.8）这两个范围作为预设的功率备选范围，并在这两个功率备选范围内确定功率临界值。
图4为本发明实施例提供的在一定的光信噪比条件下16QAM格式中各符号的实际归一化功率的概率分布示意图。由图4可以看出，在一定的光信噪比条件下，16QAM格式中基准归一化功率为0.2的符号的实际归一化功率的概率分布，与基准归一化功率为1.0的符号的实际归一化功率的概率分布有交叉，基准归一化功率为1.0的符号的实际归一化功率的概率分布，与基准归一化功率为1.8的符号的实际归一化功率的概率分布也有交叉，这也就意味着在一定的光信噪比条件下，基准归一化功率为0.2的符号可能会被错判为基准归一化功率为1.0的符号，基准归一化功率为1.0的符号可能会被错判为基准归一化功率为1.8的符号，因此，在确定功率临界值时需要将这种错判的概率降至最低。
从而，假设在功率备选范围（0.2，1.0）内任选一个值作为功率临界值uth，则出现上述错判的概率为其中，E1=0.2，E2=1.0，E3=1.8。
而由图4可以看出，在一定的光信噪比条件下，16QAM格式中基准归一化功率为1.8的符号的实际归一化功率落在功率备选范围（0.2，1.0）内的概率已经非常小，几乎为0，因此，上述错判的概率公式可以简化为：
可见，上述错判的概率f是以uth为自变量的一个函数，要使上述错判的概率f最小，只要令uth的取值为使df/duth=0时的值即可，因此，在功率备选范围（0.2，1.0）内确定功率临界值时，只要确定满足df/duth=0时的uth作为在该功率备选范围（0.2，1.0）内确定的功率临界值即可。
进一步的，为了减少计算量，上述计算时，可采用步进为设定步长的离散积分运算，如步长可以为0.1，以避免由连续积分运算而带来的计算量过大的问题。其中，该设定步长可根据需要进行设定，若为了尽量减小积分的计算量，则可将设定步长设定的较大，若为了提高后续识别调制格式的准确性，则可将设定步长设定的较小。
进一步的，由于在符号率为32Gs/s时16QAM格式的信号在误码率为2e-2时可能的光信噪比范围为17～22dB，因此，可预设光信噪比条件为17dB、18dB、19dB、20dB、21dB、22dB，并分别在这六个信噪比条件下，采用上述方法在功率备选范围（0.2，1.0）内确定功率临界值，最后将确定出的六个功率临界值的平均值重新作为在功率备选范围（0.2，1.0）内确定出的功率临界值。
类似的，可在功率备选范围（1.0，1.8）内也确定出一个功率临界值。
将以基准调制格式为16QAM格式时，在功率备选范围（0.2，1.0）内确定的功率临界值作为第一临界值Pth1，将功率备选范围（0.2，1.0）内确定的功率临界值作为第二临界值Pth2，经上述计算后，Pth1为0.6，Pth2为1.4，如图3中QPSK的基准归一化功率的概率分布坐标中两条虚线或图4中两条虚线所示。预设功率范围可以为[Pth1,Pth2]、(-∞,Pth1)、(Pth2,+∞)，也即，[0.4,1.6]、(-∞,0.4)、(1.6,+∞)。
至此，由区别一已经可以区分出QPSK格式与其他五种调制格式。
区别二、由图3可以看出，在无光噪声情况下，相比于16QAM格式、32QAM格式、128QAM格式这三种调制格式，只有64QAM格式和256QAM格式这两种调制格式的符号的基准归一化功率在大于2.2的范围内有概率分布，因此，本发明实施例基于该区别二来区分一个调制信号的调制格式是16QAM格式、32QAM格式、128QAM格式这三种调制格式中的一种，还是64QAM格式和256QAM格式这两种调制格式中的一种。基于这样的思路，本发明实施例中可在数值2.2附近确定若干个功率临界值，并基于这些功率临界值预设功率范围。
基于区别二预设功率范围的方法具体如下：
由图3可以看出，256QAM格式中符号的基准归一化功率的概率分布在数值2.2附近的分布较为松散，便于在数值2.2附近确定功率临界值，因此，选择256QAM格式为基准调制格式。
选择了256QAM格式为基准调制格式后，可基于256QAM格式中各符号在一定光信噪比条件下的归一化功率的概率分布，在数值2.2的左右两侧，也即在小于数值2.2的范围和大于数值2.2的范围各选择一个功率临界点，而由图3可以看出，在理想状态下，256QAM格式中符号的基准归一化功率在2.2两侧的是1.8、2.0、2.1和2.3，因此，当预先选择的基准调制格式为256QAM格式时，可将（1.8，2.0）和（2.1，2.3）这两个范围作为预设的功率备选范围，并在这两个功率备选范围内确定功率临界值。
同样的，在功率备选范围（1.8，2.0）和（2.1，2.3）内确定功率临界值时，均可基于公式确定错判的概率，并确定满足df/duth=0时的uth作为在相应的功率备选范围内确定的功率临界值。
进一步的，由于在符号率为32Gs/s时256QAM格式的信号在误码率为2e-2时可能的光信噪比范围为28～33dB，因此，可预设光信噪比条件为28dB、29dB、30dB、31dB、32dB、33dB，并分别在这六个信噪比条件下，采用上述方法在功率备选范围（1.8，2.0）和（2.1，2.3）内确定功率临界值，最后将确定出的六个功率临界值的平均值重新作为在相应的功率备选范围内确定出的功率临界值。
将以基准调制格式为256QAM格式时，在功率备选范围（1.8，2.0）内确定的功率临界值作为第三临界值Pth3，将功率备选范围（2.1，2.3）内确定的功率临界值作为第四临界值Pth4，经上述计算后，Pth3为1.9，Pth4为2.2，如图3中64QAM和256QAM的基准归一化功率的概率分布坐标中最右侧的两条虚线所示。预设功率范围可以为[Pth4,+∞)、[Pth3,Pth4)，也即，[2.2,+∞)、[1.9,2.2)。
至此，由区别二已经可以区分出一个调制信号的调制格式是16QAM格式、32QAM格式、128QAM格式这三种调制格式中的一种，还是64QAM格式和256QAM格式这两种调制格式中的一种。
区别三、由图3可以看出，对于16QAM格式、32QAM格式、128QAM格式这三种调制格式来说，在基准归一化功率为0～1.2的范围内，32QAM格式中符号的基准归一化功率在数值0.5附近的概率约为1/2，128QAM格式中符号的基准归一化功率在数值0.5附近的概率约为1/4，而16QAM格式中符号的基准归一化功率在数值0.5附近的概率几乎为0，因此，本发明实施例中基于区别三来区分16QAM格式、32QAM格式和128QAM格式。基于这样的思路，本发明实施例中可在数值0.5附近和数值1.2附近确定若干个功率临界值，并基于这些功率临界值预设功率范围。
基于区别三预设功率范围的方法具体如下：
由图3可以看出，32QAM格式中符号的基准归一化功率的概率分布在数值0.5和1.2附近的分布较为松散，便于在数值0.5和1.2附近确定功率临界值，因此，选择32QAM格式为基准调制格式。
选择了32QAM格式为基准调制格式后，可基于32QAM格式中各符号在一定光信噪比条件下的归一化功率的概率分布，在数值0.5的左右两侧和数值1.2附近，也即在小于数值0.5的范围、大于数值0.5的范围以及数值1.2附近各选择一个功率临界点，而由图3可以看出，在理想状态下，32QAM格式中符号的基准归一化功率在0.5两侧的是0.1和0.9，在1.2两侧的是0.9和1.3，因此，当预先选择的基准调制格式为32QAM格式时，可将（0.1，0.5）、（0.5，0.9）和（0.9，1.3）这三个范围作为预设的功率备选范围，并在这三个功率备选范围内确定功率临界值。
同样的，在功率备选范围（0.1，0.5）、（0.5，0.9）和（0.9，1.3）内确定功率临界值时，均可基于公式确定错判的概率，并确定满足df/duth=0时的uth作为在相应的功率备选范围内确定的功率临界值。
进一步的，由于在符号率为32Gs/s时32QAM格式的信号在误码率为2e-2时可能的光信噪比范围为20～25dB，因此，可预设光信噪比条件为20dB、21dB、22dB、23dB、24dB、25dB，并分别在这六个信噪比条件下，采用上述方法在功率备选范围（0.1，0.5）、（0.5，0.9）和（0.9，1.3）内确定功率临界值，最后将确定出的六个功率临界值的平均值重新作为在相应的功率备选范围内确定出的功率临界值。
将以基准调制格式为32QAM格式时，在功率备选范围（0.1，0.5）内确定的功率临界值作为第五临界值Pth5，将功率备选范围（0.5，0.9）内确定的功率临界值作为第六临界值Pth6，将功率备选范围（0.9，1.3）内确定的功率临界值作为第七临界值Pth7，经上述计算后，Pth5为0.4，Pth6为0.8，Pth7为1.2，如图3中16QAM、32QAM和128QAM的基准归一化功率的概率分布坐标中的三条虚线所示。预设功率范围可以为[Pth5,Pth6]、(-∞,Pth5)、(Pth6,Pth7]，也即，[0.4,0.8]、(-∞,0.4)、(0.8,1.2]。
至此，由区别三已经可以区分出16QAM格式、32QAM格式和128QAM格式。
区别四、由图3可以看出，对于64QAM格式和256QAM格式这两种格式来说，在基准归一化功率为0.8～1.3的范围内，64QAM格式中符号的基准归一化功率在数值1.0附近的概率几乎为0，256QAM格式中符号的基准归一化功率在数值1.0附近的概率约为1/2，因此，本发明实施例中基于区别四来区分64QAM格式和256QAM格式。基于这样的思路，本发明实施例中可在数值1.0附近、数值0.8附近和数值1.3附近确定若干个功率临界值，并基于这些功率临界值预设功率范围。
基于区别四预设功率范围的方法具体如下：
由图3可以看出，64QAM格式中符号的基准归一化功率的概率分布在数值0.8、1.0、1.3附近的分布较为松散，便于在数值0.8、1.0、1.3附近确定功率临界值，因此，选择64QAM格式为基准调制格式。
选择了64QAM格式为基准调制格式后，可基于64QAM格式中各符号在一定光信噪比条件下的归一化功率的概率分布，在数值1.0的左右两侧、数值0.8附近和数值1.3附近，也即在小于数值1.0的范围、大于数值1.0的范围以及数值1.2附近和数值1.3附近各选择一个功率临界点，而由图3可以看出，在理想状态下，64QAM格式中符号的基准归一化功率在1.0两侧的是0.8和1.2，在0.8两侧的是0.6和0.8，在1.3两侧的是1.2和1.4，因此，当预先选择的基准调制格式为64QAM格式时，可将（0.8，1.2）、（0.6，0.8）和（1.2，1.4）这三个范围作为预设的功率备选范围，并在这三个功率备选范围内确定功率临界值。
同样的，在功率备选范围（0.8，1.2）、（0.6，0.8）和（1.2，1.4）内确定功率临界值时，均可基于公式确定错判的概率，并确定满足df/duth=0时的uth作为在相应的功率备选范围内确定的功率临界值。
略有不同的是，当预先选择的基准调制格式为64QAM格式时，在功率备选范围（0.8，1.2）内采用上述方法可确定出两个功率临界值，也即，在功率备选范围（0.8，1.2）内可确定出两个满足df/duth=0时的uth，这两个值都是确定出的功率临界值。
进一步的，由于在符号率为32Gs/s时64QAM格式的信号在误码率为2e-2时可能的光信噪比范围为22～27dB，因此，可预设光信噪比条件为22dB、23dB、24dB、25dB、26dB、27dB，并分别在这六个信噪比条件下，采用上述方法在功率备选范围（0.8，1.2）、（0.6，0.8）和（1.2，1.4）内确定功率临界值，最后将确定出的六个功率临界值的平均值重新作为在相应的功率备选范围内确定出的功率临界值。
将以基准调制格式为64QAM格式时，在功率备选范围（0.8，1.2）内确定的两个功率临界值作为第八临界值Pth8和第九临界值Pth9，其中，Pth8小于Pth9，将功率备选范围（0.6，0.8）内确定的功率临界值作为第十临界值Pth10，将功率备选范围（1.2，1.4）内确定的功率临界值作为第十一临界值Pth11，经上述计算后，Pth8为0.9，Pth9为1.1，Pth10为0.8，Pth11为1.3，如图3中64QAM和256QAM的基准归一化功率的概率分布坐标中最左侧的四条虚线所示。预设功率范围可以为[Pth8,Pth9]、[Pth10,Pth11]，也即，[0.9,1.1]、[0.8,1.3]。
至此，由区别四已经可以区分出64QAM格式和256QAM格式。
上述确定出的Pth1～Pth11还可根据需要进行±0.1的微调，以方便后续的识别。
在本发明实施例中，基于上述四个区别预设出上述若干个功率范围后，在通过如图1所示的方法识别通过步骤S101接收到的正交调制信号的调制格式时，还要基于预设的上述若干个功率范围，通过步骤S103确定该正交调制信号的功率分布特征值，也即，量化出接收到的正交调制信号在上述四种区别中的特征值。
在本发明实施例中，量化接收到的正交调制信号在上述四种区别中的特征值的方法可以为：针对预设的每个基准调制格式，根据该正交调制信号的符号序列中包含的多个符号的归一化功率落在针对该基准调制格式预设的个功率范围内的概率的比值，确定该正交调制信号相对于该基准调制格式的额功率分布特征值。
具体的，针对预设的基准调制格式16QAM，可采用公式确定该正交调制信号相对于基准调制格式16QAM的第一功率分布特征值Ratio1，其中，P([Pth1,Pth2])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth1,Pth2]内的概率，P((-∞,Pth1],(Pth2,+∞))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在(-∞,Pth1]或(Pth2,+∞)内的概率；
针对预设的基准调制格式256QAM，可采用公式确定该正交调制信号相对于基准调制格式256QAM的第二功率分布特征值Ratio2，其中，P([Pth4,+∞))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth4,+∞)内的概率，P([Pth3,Pth4))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth3,Pth4)内的概率；
针对预设的基准调制格式32QAM，可采用公式确定该正交调制信号相对于基准调制格式32QAM的第三功率分布特征值Ratio3，其中，P([Pth5,Pth6])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth5,Pth6]内的概率，P((-∞,Pth5))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在(-∞,Pth5)内的概率，P((Pth6,Pth7])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在(Pth6,Pth7]内的概率；
针对预设的基准调制格式64QAM，可采用公式确定该正交调制信号相对于基准调制格式64QAM的第四功率分布特征值Ratio4，其中，P([Pth8,Pth9])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth8,Pth9]内的概率，P([Pth10,Pth11])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth10,Pth11]内的概率。
在本发明实施例中，针对接收到的调制信号确定了Ratio1、Ratio2、Ratio3、Ratio4这四个功率分布特征值后，则可通过如图1所示的步骤S104将各功率分布特征值与预设的多个门限值进行比较，并根据比较结果识别该调制信号的调制格式。
进一步的，本发明实施例中可采用以下方法预设多个门限值：
预设使的值最大的第一门限值th1，其中：
P(A(th1)|A)为当已知A信号为QPSK格式的信号时，A信号的Ratio1不小于th1的概率；
P(B(th1)|B)为当已知B信号不是QPSK格式的信号时，B信号的Ratio1小于th1的概率；
预设使的值最大的第二门限值th2，其中：
P(A(th2)|A)为当已知A信号为256QAM格式或64QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1时，A信号的Ratio2不小于th2的概率；
P(B(th2)|B)为当已知B信号为32QAM格式或128QAM格式或16QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1时，B信号的Ratio2小于th2的概率；
预设使的值最大的第三门限值th3，其中：
P(A(th3)|A)为当已知A信号为256QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1、A信号的Ratio2不小于th2时，A信号的Ratio4不小于th3的概率；
P(B(th3)|B)为当已知B信号为64QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1、B信号的Ratio2不小于th2时，B信号的Ratio4小于th3的概率；
预设使的值最大的第四门限值th4，其中：
P(A(th4)|A)为当已知A信号为32QAM格式或128QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1、A信号的Ratio2小于th2时，A信号的Ratio3不小于th4的概率；
P(B(th4)|B)为当已知B信号为16QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1、B信号的Ratio2小于th2时，B信号的Ratio3小于th4的概率；
预设使的值最大的第五门限值th5，其中：
P(A(th5)|A)为当已知A信号为32QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1、A信号的Ratio2小于th2、A信号的Ratio3不小于th4时，A信号的Ratio3不小于th5的概率；
P(B(th5)|B)为当已知B信号为128QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1、B信号的Ratio2小于th2、B信号的Ratio3不小于th4时，B信号的Ratio3小于th5的概率。
也即，本发明实施例中根据已知调制格式的调制信号的上述四个功率分布特征值，以及通过这四个功率分布特征值与各门限值的比较结果识别出的调制格式的正确率，确定使正确率最高的各门限值。经计算，基于上述方法预设的五个门限值分别为：th1为1.2，th2为0.7，th3为0.37，th4为0.41，th5为0.55。
采用上述方法预设了五个门限值th1、th2、th3、th4、th5后，则在步骤S104中，具体可通过如图5所示的方法识别接收到的正交调制信号的调制格式，如图5所示。
图5为本发明实施例提供的根据调制信号的功率分布特征值与预设的各门限值的比较结果确定该正交调制信号的调制格式的详细过程，具体包括以下步骤：
S10401：判断Ratio1是否不小于th1，若是，则执行步骤S10402，否则执行步骤S10403。
S10402：确定所述正交调制信号的调制格式为QPSK格式。
S10403：判断Ratio2是否不小于th2，若是，则执行步骤S10404，否则执行步骤S10407。
S10404：判断Ratio4是否不小于th3，若是，则执行步骤S10405，否则执行步骤S10406。
S10405：确定所述正交调制信号的调制格式为256QAM格式。
S10406：确定所述正交调制信号的调制格式为64QAM格式。
S10407：判断Ratio3是否不小于th4，若是，则执行步骤S10408，否则执行步骤S10411。
S10408：判断Ratio3是否不小于th5，若是，则执行步骤S10409，否则执行步骤S10410。
S10409：确定所述正交调制信号的调制格式为32QAM格式。
S10410：确定所述正交调制信号的调制格式为128QAM格式。
S10411：确定所述正交调制信号的调制格式为16QAM格式。
图6A～图6D为本发明实施例提供的基于图5的识别方法的仿真效果图。图6A～图6D中的横坐标轴为光信噪比，图6A中的纵坐标轴为Ratio1的值，图6B中的纵坐标轴为Ratio2的值，图6C中的纵坐标轴为Ratio3的值，图6D中的纵坐标轴为Ratio4的值。
由图6A可以看出，在光信噪比为13～36dB的范围内，以1.2为第一门限值th1可以区分出QPSK格式与其他五种调制格式（16QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式）。当接收到的调制信号的Ratio1不小于1.2时，调制信号的调制格式为QPSK格式，否则是其他五种调制格式中的一种。
由图6B可以看出，在光信噪比为17～36dB的范围内，以0.7为第二门限值th2可以区分出调制信号的调制格式是64QAM格式和256QAM格式中的一种，还是16QAM格式、32QAM格式、128QAM格式中的一种。当接收到的调制信号的Ratio2不小于0.7时，调制信号的调制格式为64QAM格式和256QAM格式中的一种，否则是16QAM格式、32QAM格式、128QAM格式中的一种。
由图6C可以看出，在光信噪比为20～36dB的范围内，以0.41为第四门限值th4可以区分出调制信号的调制格式是32QAM格式和128QAM格式中的一种，还是16QAM。当接收到的调制信号的Ratio3不小于0.41时，调制信号的调制格式为32QAM格式和128QAM格式中的一种，否则是16QAM格式。以0.55为第五门限值th5可以区分出32QAM格式和128QAM格式。当接收到的调制信号的Ratio3不小于0.55时，调制信号的调制格式为32QAM格式，否则是128QAM格式。
由图6D可以看出，在光信噪比为19～36dB的范围内，以0.37为第三门限值th3可以区分出64QAM格式和256QAM格式。当接收到的调制信号的Ratio4不小于0.37时，调制信号的调制格式为256QAM格式，否则是64QAM格式。
因此，本发明实施例提供的上述对QPSK格式、16QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式的识别方法所适用的光信噪比范围如表1所示。
表1
由于上述识别调制格式的方法对频偏和相位噪声并不敏感，因此在诸如EON等具有较大频偏和相位噪声的系统中，仍可准确的识别调制信号的调制格式。
以上为本发明实施例提供的调制格式的识别方法，基于同样的思路，本发明实施例还提供一种调制格式的识别装置，如图7所示。
图7为本发明实施例提供的识别正交调制信号的调制格式的装置结构示意图，具体包括：
功率确定模块701，用于对接收的正交调制信号的符号序列进行功率归一化处理，得到符号序列所包含的多个符号各自的归一化功率；
概率确定模块702，用于根据确定的所述多个符号的归一化功率，确定所述多个符号的归一化功率落在预设的多个功率范围内的概率，其中，所述预设的多个功率范围是根据预先选择的多个基准调制格式设定的；
特征确定模块703，用于根据所述多个符号的归一化功率落在所述多个功率范围内的概率的比值，确定所述正交调制信号的功率分布特征值；
识别模块704，用于将确定的所述功率分布特征值与预设的多个门限值进行比较，根据比较结果确定所述正交调制信号的调制格式。
所述功率确定模块701具体用于，根据所述正交调制信号的符号序列中包含的多个符号的功率，确定所述多个符号的功率平均值；针对所述符号序列中包含的每个符号，确定该符号的功率与所述功率平均值的比值，作为该符号的归一化功率。
所述正交调制信号的调制格式为四相相移键控QPSK格式、16正交幅度调制QAM格式、32QAM格式、64QAM格式、128QAM格式、256QAM格式中的一种。
所述装置还包括：
功率范围设置模块705，用于预先在各调制格式中选择出多个基准调制格式，并根据选择的每个基准调制格式预设多个功率备选范围；根据选择的任一基准调制格式，确定在无光噪声情况下该基准调制格式中各符号的基准归一化功率；根据确定的任一基准归一化功率，在预设的光信噪比条件下确定该基准调制格式中该基准归一化功率的概率分布；根据在该基准调制格式条件下预设的任一功率备选范围，确定满足公式df/duth=0时的uth作为在该功率备选范围内确定的功率临界值，其中，Ei为确定的小于该功率备选范围内最小值的第i个基准归一化功率，p(Ei)为理想状态下该基准调制格式中出现功率为Ei的符号的概率，Ej为确定的大于该功率备选范围内最大值的第j个基准归一化功率，p(Ej)为理想状态下该基准调制格式中出现功率为Ej的符号的概率，σ2为在所述预设的光信噪比条件下的噪声功率，I0()为第一类修正贝塞尔函数，wi(u)为确定的该基准调制格式中小于该功率备选范围内最小值的第i个基准归一化功率在所述预设的光信噪比条件下的概率分布，wj(u)为确定的该基准调制格式中大于该功率备选范围内最大值的第j个基准归一化功率在所述预设的光信噪比条件下的概率分布；根据确定的每个功率临界值预设功率范围。
所述功率范围设置模块705具体用于，当预先选择的基准调制格式为16QAM格式时，预设的功率备选范围为（0.2，1.0）和（1.0，1.8）；当预先选择的基准调制格式为256QAM格式时，预设的功率备选范围为（1.8，2.0）和（2.1，2.3）；当预先选择的基准调制格式为32QAM格式时，预设的功率备选范围为（0.1，0.5）、（0.5，0.9）和（0.9，1.3）；当预先选择的基准调制格式为64QAM格式时，预设的功率备选范围为（0.8，1.2）、（0.6，0.8）和（1.2，1.4）。
所述功率范围设置模块702具体用于，当预先选择的基准调制格式为16QAM格式时，将在功率备选范围（0.2，1.0）内确定的功率临界值作为第一临界值Pth1，将功率备选范围（0.2，1.0）内确定的功率临界值作为第二临界值Pth2，预设功率范围为[Pth1,Pth2]、(-∞,Pth1)、(Pth2,+∞)；当预先选择的基准调制格式为256QAM格式时，将在功率备选范围（1.8，2.0）内确定的功率临界值作为第三临界值Pth3，将功率备选范围（2.1，2.3）内确定的功率临界值作为第四临界值Pth4，预设功率范围为[Pth4,+∞)、[Pth3,Pth4)；当预先选择的基准调制格式为32QAM格式时，将在功率备选范围（0.1，0.5）内确定的功率临界值作为第五临界值Pth5，将功率备选范围（0.5，0.9）内确定的功率临界值作为第六临界值Pth6，将功率备选范围（0.9，1.3）内确定的功率临界值作为第七临界值Pth7，预设功率范围为[Pth5,Pth6]、(-∞,Pth5)、(Pth6,Pth7]；当预先选择的基准调制格式为64QAM格式时，将在功率备选范围（0.8，1.2）内确定的功率临界值作为第八临界值Pth8和第九临界值Pth9，Pth8小于Pth9，将功率备选范围（0.6，0.8）内确定的功率临界值作为第十临界值Pth10，将功率备选范围（1.2，1.4）内确定的功率临界值作为第十一临界值Pth11，预设功率范围为[Pth8,Pth9]、[Pth10,Pth11]。
所述特征确定模块703具体用于，采用公式确定所述正交调制信号相对于基准调制格式16QAM的第一功率分布特征值Ratio1，其中，P([Pth1,Pth2])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth1,Pth2]内的概率，P((-∞,Pth1],(Pth2,+∞))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在(-∞,Pth1]或(Pth2,+∞)内的概率；采用公式确定所述正交调制信号相对于基准调制格式256QAM的第二功率分布特征值Ratio2，其中，P([Pth4,+∞))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth4,+∞)内的概率，P([Pth3,Pth4))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth3,Pth4)内的概率；采用公式确定所述正交调制信号相对于基准调制格式32QAM的第三功率分布特征值Ratio3，其中，P([Pth5,Pth6])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth5,Pth6]内的概率，P((-∞,Pth5))为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在(-∞,Pth5)内的概率，P((Pth6,Pth7])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在(Pth6,Pth7]内的概率；采用公式确定所述正交调制信号相对于基准调制格式64QAM的第四功率分布特征值Ratio4，其中，P([Pth8,Pth9])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth8,Pth9]内的概率，P([Pth10,Pth11])为所述正交调制信号中符号的归一化功率落在[Pth10,Pth11]内的概率。
所述装置还包括：
门限设置模块706，用于预设使的值最大的第一门限值th1，其中：P(A(th1)|A)为当已知A信号为QPSK格式的信号时，A信号的Ratio1不小于th1的概率；P(B(th1)|B)为当已知B信号不是QPSK格式的信号时，B信号的Ratio1小于th1的概率；预设使的值最大的第二门限值th2，其中：P(A(th2)|A)为当已知A信号为256QAM格式或64QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1时，A信号的Ratio2不小于th2的概率；P(B(th2)|B)为当已知B信号为32QAM格式或128QAM格式或16QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1时，B信号的Ratio2小于th2的概率；预设使的值最大的第三门限值th3，其中：P(A(th3)|A)为当已知A信号为256QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1、A信号的Ratio2不小于th2时，A信号的Ratio4不小于th3的概率；P(B(th3)|B)为当已知B信号为64QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1、B信号的Ratio2不小于th2时，B信号的Ratio4小于th3的概率；预设使的值最大的第四门限值th4，其中：P(A(th4)|A)为当已知A信号为32QAM格式或128QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1、A信号的Ratio2小于th2时，A信号的Ratio3不小于th4的概率；P(B(th4)|B)为当已知B信号为16QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1、B信号的Ratio2小于th2时，B信号的Ratio3小于th4的概率；预设使的值最大的第五门限值th5，其中：P(A(th5)|A)为当已知A信号为32QAM格式的信号、且A信号的Ratio1小于th1、A信号的Ratio2小于th2、A信号的Ratio3不小于th4时，A信号的Ratio3不小于th5的概率；P(B(th5)|B)为当已知B信号为128QAM格式的信号、且B信号的Ratio1小于th1、B信号的Ratio2小于th2、B信号的Ratio3不小于th4时，B信号的Ratio3小于th5的概率。
所述识别模块704具体用于，当所述Ratio1不小于th1时，确定所述正交调制信号的调制格式为QPSK格式；当所述Ratio1小于th1、且Ratio2不小于th2、且Ratio4不小于th3时，确定所述正交调制信号的调制格式为256QAM格式；当所述Ratio1小于th1、且Ratio2不小于th2、且Ratio4小于th3时，确定所述正交调制信号的调制格式为64QAM格式；当所述Ratio1小于th1、且Ratio2小于th2、且Ratio3不小于th4、且Ratio3不小于th5时，确定所述正交调制信号的调制格式为32QAM格式；当所述Ratio1小于th1、且Ratio2小于th2、且Ratio3不小于th4、且Ratio3小于th5时，确定所述正交调制信号的调制格式为128QAM格式；当所述Ratio1小于th1、且Ratio2小于th2、且Ratio3小于th4时，确定所述正交调制信号的调制格式为16QAM格式。
具体的，上述如图7所示的识别正交调制信号的调制格式的装置可以位于数字信号处理器中。该数字信号处理器可以位于接收机中，包括该数字信号处理器的接收机的结构示意图如图8所示。
图8为本发明实施例提供的接收机结构示意图，包括光电转换器801、数模转换器802和数字信号处理器803，其中：
光电转换器801用于将接收到的光信号进行偏振分束，并将偏振分束后的两路光信号进行90度混频处理，再将混频处理后的光信号转换为模拟电信号，并输出给数模转换器802；
数模转换器802用于将接收到的模拟电信号转换为数字电信号，并输出给数字信号处理器803；
数字信号处理器803包括色散补偿模块8031、偏振解复用模块8032、识别正交调制信号的调制格式的装置8033、频偏估计模块8034、载波相位估计模块8035、判决模块8036；
色散补偿模块8031用于接收数模转换器802输出的数字电信号，并将该数字电信号进行色散补偿，并输出给偏振解复用模块8032；
偏振解复用模块8032用于将接收到的数字电信号进行偏振解复用处理，并输出给识别正交调制信号的调制格式的装置8033；
识别正交调制信号的调制格式的装置8033用于采用本发明实施例提供的识别正交调制信号的调制格式的方法，对接收到的数字电信号的调制格式进行识别；
频偏估计模块8034用于根据识别正交调制信号的调制格式的装置8033的识别结果，对数字电信号的频偏进行估计并补偿，并输出给载波相位估计模块8035；
载波相位估计模块8035用于根据识别正交调制信号的调制格式的装置8033的识别结果，对频偏补偿后的数字电信号进行载波相位差异进行估计和补偿，并输出给判决模块8036；
判决模块8036用于根据识别正交调制信号的调制格式的装置8033的识别结果，将接收到的数字电信号转换为相应的二进制码并输出。
具体的，上述数字信号处理器803可以采用（DigitalSignalProcessing，DSP）芯片实现，上述如图8所示的接收机可以是相干接收机。
图9为本发明实施例提供的识别正交调制信号的调制格式的识别装置硬件结构示意图，具体包括：处理器901、存储器902、通信接口903和总线904。处理器901、存储器902、通信接口903通过总线904相互连接。
总线904可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，为便于表示，图9中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口903，用于接收正交调制信号。
存储器902，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。存储器902可能包含高速随机存取存储器（random access memory，简称RAM）存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。
处理器901执行存储器902所存放的程序，用于实现本发明实施例提供的数据迁移方法，包括：
对通过通信接口903接收的正交调制信号的符号序列进行功率归一化处理，得到符号序列所包含的多个符号各自的归一化功率；
预设多个功率范围，根据确定的所述多个符号的归一化功率，确定所述多个符号的归一化功率落在所述多个功率范围内的概率，其中，所述多个功率范围是根据预先选择的多个基准调制格式设定的；
根据所述多个符号的归一化功率落在所述多个功率范围内的概率的比值，确定所述正交调制信号的功率分布特征值；
将确定的所述功率分布特征值与预设的多个门限值进行比较，根据比较结果确定所述正交调制信号的调制格式。
本发明实施例提供一种识别正交调制信号的调制格式的方法及装置，确定接收的正交调制信号的符号序列中多个符号各自的归一化功率，并确定该多个符号的归一化功率落在每个预设的功率范围内的概率，据此确定该正交调制信号的功率分布特征值，根据确定的功率分布特征值与预设的多个门限值的比较结果确定该正交调制信号的调制格式。上述方法可避免频偏和相位噪声对识别结果的影响，应用在诸如EON等具有较大频偏和相位噪声的系统中可有效提高识别信号调制格式的准确性。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
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