一种信号相位再生方法及装置与流程

本发明涉及通信领域，特别涉及一种信号相位再生方法及装置。

背景技术：

随着通信系统的传输速率和传输容量的加大以及传输距离的加长，对接收端数字信号处理的要求也越来越高。通常，由激光器线宽引起的相位偏转的恢复是相干接收的数字信号处理中的关键部分，相位偏转的恢复采用的是相位再生技术，所谓的相位再生技术就是对于光纤通信系统中相位噪声的抑制或补偿的技术。

在信号接收端，接收到的信号经过模数转换后进行色散和频偏处理，为了加快处理速度，经过串并转化获得一组组的信号，即信号组，需要对每一信号组进行相位再生。相位再生技术可以采用盲相位搜索法(blind phase searching，BPS)，传统的BPS对激光器线宽容忍度较高，不需要对信号分类处理，但是计算复杂度随测试相位的增加而增加，例如，对于16QAM(包含16种符号的QAM调制方式)一般取32个测试相位，每个信号都要进行32次旋转(向左16次、向右16次，以消除正负相噪声的影响)、判决、求距和比较，计算的复杂度很大，信号的相位再生处理速度较慢。

可见，传统的基于BPS的信号相位的再生方法，计算复杂度较大，信号相位再生较慢。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种信号相位再生方法及装置，以降低信号相位再生的复杂度，提高相位再生的处理速度。

为达到上述目的，本发明实施例公开了一种信号相位再生方法，所述方法包括：

将目标信号组对应的星座点划分M个区域，所述M个区域至少包括第一判决域、第二判决域和第三判决域，其中，所述目标信号组至少包含一个信号；

分别估计每一个判决域的相位偏转；

根据每一个判决域的相位偏转，估计针对所述目标信号组的第一相位偏转，得到针对所述目标信号组的相位再生信号；

根据所述相位再生信号以及预设用于确定相位偏转的两个值，确定针对所述目标信号组的第二相位偏转；

根据所述第一相位偏转以及所述第二相位偏转，再生所述目标信号组的相位。

优选的，所述M个区域还包括用于隔离第一判决域和第二判决域、第二判决域和第三判决域的两个区域。

优选的，估计每一个判决域的相位偏转，包括：

针对所述第一判决域、所述第三判决域，采用公式：估计相位偏转；

针对所述第二判决域，采用公式：估计相位偏转；

其中，N为相应判决域包含的信号数量，S_i为相应判决域中序号为i的信号，为判决域内信号的相位偏转之和。

优选的，所述根据每一个判决域的相位偏转，估计针对所述目标信号组的第一相位偏转，包括：

根据每一个判决域的相位偏转以及每一个判决域对应的预设权重，估计针对所述目标信号组的所述第一相位偏转。

优选的，所述根据所述相位再生信号以及预设用于确定相位偏转的两个值，确定针对所述目标信号组的第二相位偏转，包括：

根据所述相位再生信号以及预设用于确定相位偏转的两个值，采用二分法，确定针对所述目标信号组的所述第二偏转相位。

为达到上述目的，本发明实施例公开了一种信号相位再生装置，所述装置包括：

划分模块，用于将目标信号组对应的星座点划分M个区域，所述M个区域至少包括第一判决域、第二判决域和第三判决域，其中，所述目标信号组至少包含一个信号；

第一估计模块，用于分别估计每一个判决域的相位偏转；

第二估计模块，用于根据每一个判决域的相位偏转，估计针对所述目标信号组的第一相位偏转，得到针对所述目标信号组的相位再生信号；

确定模块，用于根据所述相位再生信号以及预设用于确定相位偏转的两个值，确定针对所述目标信号组的第二相位偏转；

再生模块，用于根据所述第一相位偏转以及所述第二相位偏转，再生所述目标信号组的相位。

优选的，所述M个区域还包括用于隔离第一判决域和第二判决域、第二判决域和第三判决域的两个区域。

优选的，所述第一估计模块包括：第一估计子模块、第二估计子模块；

所述第一估计子模块，用于针对所述第一判决域、所述第三判决域，采用公式：估计相位偏转；

所述第二估计子模块，用于针对所述第二判决域，采用公式：估计相位偏转；

其中，N为相应判决域包含的信号数量，S_i为相应判决域中序号为i的信号，为判决域内信号的相位偏转之和。

优选的，所述第二估计模块，具体用于：

根据每一个判决域的相位偏转以及每一个判决域对应的预设权重，估计针对所述目标信号组的所述第一相位偏转。

优选的，所述确定模块，具体用于：

根据所述相位再生信号以及预设用于确定相位偏转的两个值，采用二分法，确定针对所述目标信号组的所述第二偏转相位。

由上述的技术方案可见，本发明实施例提供的一种信号相位再生方法及装置，将目标信号组对应的星座点划分M个区域，所述M个区域至少包括第一判决域、第二判决域和第三判决域，其中，所述目标信号组至少包含一个信号；分别估计每一个判决域的相位偏转；根据每一个判决域的相位偏转，估计针对所述目标信号组的第一相位偏转，得到针对所述目标信号组的相位再生信号；根据所述相位再生信号以及预设用于确定相位偏转的两个值，确定针对所述目标信号组的第二相位偏转；根据所述第一相位偏转以及所述第二相位偏转，再生所述目标信号组的相位。

应用本发明实施例提供的技术方案，降低了信号相位再生算法的复杂度，提高了相位再生的处理速度。

当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种信号相位再生方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种信号相位再生装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种信号相位再生方法及装置，以下分别进行详细说明。

需要说明的是，接收端接收信号后进行模数转换、频偏处理以及色散和非线性补偿，并将补偿后的数字信号分组并归一化处理，本发明实施例中所提到的星座图上的星座点都是经过归一化处理后的。然后将归一化处理后每一组的信号作为目标信号组，组内的每一个数字信号为信号。本发明实施例以16QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制)为例，包含16种符号，以每组32个信号为例，进行目标信号组的相位再生。

图1为本发明实施例提供的一种信号相位再生方法的流程示意图，包括如下步骤：

S101，将目标信号组对应的星座点划分M个区域，所述M个区域至少包括第一判决域、第二判决域和第三判决域，其中，所述目标信号组至少包含一个信号。

具体的，所述M个区域还包括用于隔离第一判决域和第二判决域、第二判决域和第三判决域的两个区域。

S102，分别估计每一个判决域的相位偏转。

具体的，估计每一个判决域的相位偏转，可以根据：针对所述第一判决域、所述第三判决域，采用公式：估计相位偏转；针对所述第二判决域，采用公式：估计相位偏转；

其中，N为相应判决域包含的信号数量，S_i为相应判决域中序号为i的信号，为判决域内信号的相位偏转之和。

S103，根据每一个判决域的相位偏转，估计针对所述目标信号组的第一相位偏转，得到针对所述目标信号组的相位再生信号。

具体的，所述根据每一个判决域的相位偏转，估计针对所述目标信号组的第一相位偏转，可以根据每一个判决域的相位偏转以及每一个判决域对应的预设权重，估计针对所述目标信号组的所述第一相位偏转。

S104，根据所述相位再生信号以及预设用于确定相位偏转的两个值，确定针对所述目标信号组的第二相位偏转。

具体的，所述根据所述相位再生信号以及预设用于确定相位偏转的两个值，确定针对所述目标信号组的第二相位偏转，可以根据所述相位再生信号以及预设用于确定相位偏转的两个值，采用二分法，确定针对所述目标信号组的所述第二偏转相位。

S105，根据所述第一相位偏转以及所述第二相位偏转，再生所述目标信号组的相位。

本领域技术人员可以理解的是，现有技术中，根据目标信号组中信号的幅值划分为3个区域，分别为：第一判决域、第二判决域和第三判决域，用于估计第一相位偏转。而在实际应用中，由于色散、非线性补偿不佳导致幅度上的弥散等原因可能会引起部分信号的星座点不应参与判决，本发明实施例在三个判决域的基础上增加了区域，将落在这些区域内的星座点不参与判决，从而避免由于色散、非线性补偿不佳等原因引起的分域错判，提高目标信号组的信号分域处理的正确性。

实际应用中，在第一判决域和第二判决域、第二判决域和第三判决域之间，根据预设的判决边界确定两个隔离区域，用来隔离相邻的两个判决域，而落在用来隔离两个判决域的区域内的星座点，不参与相位偏转的估计。

实际应用中，可以用针对每个判决域的公式估计相位噪声，即每个判决域的相位偏转，示例性的，三个判决域的信号数量分别为8、11、13，根据每个星座点的相位值，计算判决域的相位偏转，假设计算出来的结果为：第一判决域的相位偏转第二判决域的相位偏转第三判决域的相位偏转本发明实施例的信号数量的分布仅仅是示例性的，不构成对本发明的限定。

本领域技术人员可以理解的是，考虑到不同幅值的星座点的光信噪比不同，外圈高于内圈(幅值大的星座点的信噪比高于幅值小的星座点)，所以可以设置三个判决域的相位偏转的权重，用以估计目标信号组的相位偏转。常用的权重有(从内圈到外圈)，根据判决域相位偏转的计算结果：计算目标信号组的第一次相位偏转为

本领域技术人员可以理解的是，目标信号组根据第一次相位偏转值0.013进行旋转，获得相位再生信号，对于再生信号而言还存在残余的相位噪声，需要对残余的相位噪声再次进行相位偏转。通过选取预设的两个值中的有限个数值作为旋转相位，分别以这些数值为旋转相位对相位再生信号进行旋转，比较旋转后的信号与理想信号的差值平方之和，根据比较结果确定一个最佳数值作为目标信号组的二次相位偏转。

本领域技术人员可以理解的是，将预设的两个值作为第一旋转相位和第二旋转相位，取它们的中间值，以这三个值为旋转相位对相位再生信号进行旋转。以旋转后的再生信号和理想信号的差值平方和为函数值，即以旋转后星座点和理想星座点之间欧氏距离的平方和为函数值。比较目标函数值，在中间值对应的目标函数值不是最大时，舍弃使目标函数值最大的旋转相位，另外两个旋转相位对应的成为第一旋转相位和第二旋转相位，再次取它们的中间值，计算中间值的目标函数值，进行比较。如此，直至满足条件：中间值对应的目标函数值为三个函数值中的最大值，或者中间值与端点值的间距小于设定的阈值，则停止二分，且以使函数值最小的旋转相位作为第二相位偏转。

示例性的，以16QAM的星座点间最小相位度量值为预设值，即-π/16和π/16，则预设的两个值为-π/16和π/16。第一旋转相位为π/16、第二旋转相位为-π/16，中间值为0，根据目标函数(φ为旋转相位，r_k为相位再生信号中序号为k的信号，y_k为与r_k对应的理想信号，P为相位再生信号的信号总数)求得以第一旋转相位、中间值、第二旋转相位为旋转相位获得的目标函数值f₁、f₂、f₃，当不满足限定条件时继续使用二分法。如表1中所示，当第3次二分时，中间值的目标函数值为最大值，停止二分，以函数值最小的1.075对应的π/32为第二相位偏转。采用二分法，只需要在第1次二分的时候计算第一旋转相位和第二旋转相位对应的函数值，以后每次只要计算中间值对应的函数值即可。

表1

本发明实施例再生16QAM相位与传统的盲相位搜索法相比，保持了良好的相位再生能力，在相同的搜索精度下，传统的盲相位搜索需要用32个测试相位对信号进行旋转、判决、求函数值等系列操作，而本方法仅需用5个测试相位，大大简化了相位搜索的复杂度，提高了处理速度。

实际应用中，除了采用二分法之外，还可以直接在第一旋转相位和第二旋转相位之间选取多个相位值，进行函数值的比较，根据函数值的规律，从而找到使函数值最小的相位值，以该相位值作为第二相位偏转。

本领域技术人员可以理解的是，在第一偏转相位为0.013、第二偏转相位为π/32的情况下，目标信号组的偏转相位为：0.013+π/32＝0.111175，则根据0.111175再生目标信号组相位。

可见，应用本发明图1所示的实施例，降低了信号相位再生算法的复杂度，提高了相位再生的处理速度。

图2为本发明实施例提供的一种信号相位再生装置的结构示意图，可以包括：划分模块201、第一估计模块202、第二估计模块203、确定模块204、再生模块205。

划分模块201，用于将目标信号组对应的星座点划分M个区域，所述M个区域至少包括第一判决域、第二判决域和第三判决域，其中，所述目标信号组至少包含一个信号。

具体的，实际应用中，所述M个区域还包括用于隔离第一判决域和第二判决域、第二判决域和第三判决域的两个区域。

第一估计模块202，用于分别估计每一个判决域的相位偏转。

具体的，实际应用中，所述第一估计模块202包括：第一估计子模块、第二估计子模块(图中未示出)；

所述第一估计子模块，可以用于针对所述第一判决域、所述第三判决域，采用公式：估计相位偏转；

所述第二估计子模块，可以用于针对所述第二判决域，采用公式：估计相位偏转；；

其中，N为相应判决域包含的信号数量，S_i为相应判决域中序号为i的信号，为判决域内信号的相位偏转之和。

第二估计模块203，用于根据每一个判决域的相位偏转，估计针对所述目标信号组的第一相位偏转，得到针对所述目标信号组的相位再生信号。

具体的，实际应用中，所述第二估计模块203，可以用于：根据每一个判决域的相位偏转以及每一个判决域对应的预设权重，估计针对所述目标信号组的所述第一相位偏转。

确定模块204，用于根据所述相位再生信号以及预设用于确定相位偏转的两个值，确定针对所述目标信号组的第二相位偏转。

具体的，实际应用中，所述确定模块204，可以用于：根据所述相位再生信号以及预设用于确定相位偏转的两个值，采用二分法，确定针对所述目标信号组的所述第二偏转相位。

再生模块205，用于根据所述第一相位偏转以及所述第二相位偏转，再生所述目标信号组的相位。

可见，应用本发明图2所示的实施例，降低了信号相位再生算法的复杂度，提高了相位再生的处理速度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。