本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种时差补偿方法和装置。
背景技术
高速光通信网络环境中，通常采用相干光接收机进行光电信号的接收和处理；相干光接收机将收到的光信号与本地激光器输出的光信号混频，并分为x偏正面同相信号(xi)、x偏正面正交信号(xq)、y偏正面同相信号(yi)和y偏正面正交信号(yq)四路，然后四路信号分别进行光电转换(o/e，opticaltoelectrical)、功率放大(tia，trans-impedanceamplifier)和模数转换(adc，analog-to-digitalconvert)，最后进入数字信号处理器(dsp，digitalsignalprocessor)。
理想情况下，xi和xq、yi和yq之间都应该是时间同步的；但由于信号路径中器件的差异，同步性无法保证，这种非线性畸变对相干光接收机性能影响很大。
传统相干光接收机的解决方法是：在相干光接收机前端安装时进行定标，测出同相信号和正交(iq)信号之间的时差，并在adc之后设置时差补偿值进行时差补偿。这种方法在相干光接收机刚开始使用时效果较好，但随着相干光接收机器件的老化、或者环境的变化，iq信号之间的时差会动态变化，定标时设置的时差补偿值产生效果会渐渐变差。
因此，如何获取iq信号的时差，调整时差补偿值，提升iq信号时差补偿效果，是亟待解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种时差补偿方法和装置，能获取iq信号的时差，调整时差补偿值，提升时差补偿效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种时差补偿调整方法，所述方法包括：
获取第一信号和第二信号，并确定所述第二信号的前向插值结果和后向插值结果；
分别确定第一信号和第二信号的第一相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号的差分值的第二相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号前向插值结果的差分值的第三相关性、以及所述第一信号的差分值与所述第二信号后向插值结果的差分值的第四相关性；
根据第二相关性与第一相关性的第一差值、和/或第三相关性与第一相关性的第二差值、和/或第四相关性与第一相关性的第三差值，依照预设调整规则，调整时差补偿值；所述时差补偿值用于调整所述第一信号和第二信号的时差。
上述方案中，所述分别确定第一信号和第二信号的第一相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号的差分值的第二相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号前向插值结果的差分值的第三相关性、以及所述第一信号的差分值与所述第二信号后向插值结果的差分值的第四相关性，包括：
将所述第一信号经过低通滤波器后和第二信号经过低通滤波器后的相关性，确定为第一相关性；
将所述第一信号经过高通滤波器后与所述第二信号经过高通滤波器后的相关性，确定为第二相关性；
将所述第一信号经过高通滤波器后与所述第二信号前向插值结果经过高通滤波器后相关性，确定为第三相关性；
将所述第一信号经过高通滤波器后与所述第二信号后向插值结果经过高通滤波器后的相关性，确定为第四相关性。
上述方案中，所述分别确定第一信号和第二信号的第一相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号的差分值的第二相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号前向插值结果的差分值的第三相关性、以及所述第一信号的差分值与所述第二信号后向插值结果的差分值的第四相关性，包括：
将预设累加次数的所述第一信号经过低通滤波器后和第二信号经过低通滤波器后的相关性的平均值，确定为第一相关性；
将预设累加次数的所述第一信号经过高通滤波器后与所述第二信号经过高通滤波器后的相关性的平均值，确定为第二相关性；
将预设累加次数的所述第一信号经过高通滤波器后与所述第二信号前向插值结果经过高通滤波器后的相关性的平均值，确定为第三相关性；
将预设累加次数的所述第一信号经过高通滤波器后与所述第二信号后向插值结果经过高通滤波器后的相关性的平均值，确定为第四相关性。
上述方案中，所述依照预设调整规则，调整时差补偿值，包括：
当所述第一差值大于第一预设阈值，且所述第二差值大于第二预设阈值，所述第三差值小于所述第二阈值时，增加当前时差补偿值；
当所述第一差值大于第一预设阈值，且所述第二差值小于所述第二预设阈值，所述第三差值大于所述第二预设阈值时，减小当前时差补偿值。
上述方案中，所述确定所述第二信号的前向插值结果和后向插值结果，包括：
取小于所述第二信号所属adc采样周期的时间间隔，作为插值步长，对所述第二信号进行前向插值处理和后向插值处理。
上述方案中，所述第一信号和第二信号分别为同一偏振面的同相信号和正交信号。
本发明实施例还提供了一种时差补偿装置，所述装置包括：第一确定模块、第二确定模块和调整模块；其中，
所述第一确定模块，用于获取第一信号和第二信号，并确定所述第二信号的前向插值结果和后向插值结果；
所述第二确定模块，用于分别确定第一信号和第二信号的第一相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号的差分值的第二相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号前向插值结果的差分值的第三相关性、以及所述第一信号的差分值与所述第二信号后向插值结果的差分值的第四相关性；
所述调整模块，用于根据第二相关性与第一相关性的第一差值、和/或第三相关性与第一相关性的第二差值、和/或第四相关性与第一相关性的第三差值，依照预设调整规则，调整时差补偿值；所述时差补偿值用于调整所述第一信号和第二信号的时差。
上述方案中，所述第二确定模块，具体用于：
将所述第一信号经过低通滤波器后和第二信号经过低通滤波器后的相关性，确定为第一相关性；
将所述第一信号经过高通滤波器后与所述第二信号经过高通滤波器后的相关性，确定为第二相关性；
将所述第一信号经过高通滤波器后与所述第二信号前向插值结果经过高通滤波器后相关性，确定为第三相关性；
将所述第一信号经过高通滤波器后与所述第二信号后向插值结果经过高通滤波器后的相关性，确定为第四相关性。
上述方案中，所述第二确定模块，具体用于：将预设累加次数的所述第一信号经过低通滤波器后和第二信号经过低通滤波器后的相关性的平均值，确定为第一相关性；
将预设累加次数的所述第一信号经过高通滤波器后与所述第二信号经过高通滤波器后的相关性的平均值，确定为第二相关性；
将预设累加次数的所述第一信号经过高通滤波器后与所述第二信号前向插值结果经过高通滤波器后的相关性的平均值，确定为第三相关性；
将预设累加次数的所述第一信号经过高通滤波器后与所述第二信号后向插值结果经过高通滤波器后的相关性的平均值，确定为第四相关性。
上述方案中，所述调整模块，具体用于：
当所述第一差值大于第一预设阈值，且所述第二差值大于第二预设阈值，所述第三差值小于所述第二阈值时，增加当前时差补偿值；
当所述第一差值大于第一预设阈值，且所述第二差值小于所述第二预设阈值，所述第三差值大于所述第二预设阈值时，减小当前时差补偿值。
上述方案中，所述第一确定模块，具体用于：
取小于所述第二信号所属模数转换adc采样周期的时间间隔，作为插值步长，对所述第二信号进行前向插值处理和后向插值处理。
上述方案中，所述第一信号和第二信号分别为同一偏振面的同相信号和正交信号。
本发明实施例所提供时差补偿方法和装置，获取第一信号和第二信号，并确定所述第二信号的前向插值结果和后向插值结果；分别确定第一信号和第二信号的第一相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号的差分值的第二相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号前向插值结果的差分值的第三相关性、以及所述第一信号的差分值与所述第二信号后向插值结果的差分值的第四相关性；根据第二相关性与第一相关性的第一差值、和/或第三相关性与第一相关性的第二差值、和/或第四相关性与第一相关性的第三差值，依照预设调整规则，调整时差补偿值；所述时差补偿值用于调整所述第一信号和第二信号的时差；如此，通过第一信号和第二信号，确定第一信号和第二信号的时差相关参数，根据预设的规则，对时差补偿值进行调整，实现了实时时差补偿，提升时差补偿效果。
附图说明
图1为本发明实施例时差补偿方法的流程示意图；
图2为本发明实施例现有相干光接收机前端的组成结构示意图；
图3为本发明实施例时差补偿调整装置的设置位置示意图；
图4为本发明实施例相关性差值测量逻辑结构示意图；
图5为本发明实施例时差补偿装置的组成结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例中，获取第一信号和第二信号，并确定所述第二信号的前向插值结果和后向插值结果；分别确定第一信号和第二信号的第一相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号的差分值的第二相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号前向插值结果的差分值的第三相关性、以及所述第一信号的差分值与所述第二信号后向插值结果的差分值的第四相关性；根据第二相关性与第一相关性的第一差值、和/或第三相关性与第一相关性的第二差值、和/或第四相关性与第一相关性的第三差值，依照预设调整规则，调整时差补偿值；所述时差补偿值用于调整所述第一信号和第二信号的时差。
下面结合实施例对本发明再作进一步详细的说明。
本发明实施例提供的时差补偿方法，如图1所示，所述方法包括：
步骤101：获取第一信号和第二信号，并确定所述第二信号的前向插值结果和后向插值结果；
现有相干光接收机前端的框图如图2所示；相干光接收机收到的光信号与本地激光器输出的光信号混频，分为xi、xq、yi、yq四路，然后分别进行o/e、tia和adc，最后进入dsp；传统时差补偿可以由dsp进行；根据在相干光接收机前端安装时进行定标，测出iq信号之间的时差；可由维护人员根据该时差在dsp中设定时差补偿值，由dsp进行补偿；
这里，可以获取经过传统时差补偿后的第一信号和第二信号，其中，所述第一信号和第二信号分别为同一偏振面的同相(i)信号和正交(q)信号；可以通过在iq信号通信线路上连接旁路线路等获取所述第一信号和第二信号；
获取所述第一信号和第二信号后，可以对所述第二信号，即q信号进行插值处理；可以由dsp中的运算单元进行数据处理；假设q信号的函数为q(t)，其中t为时间变量，首先，可以将q(t)数据进行前向插值，得到第二信号的前向插值数据qpre＝q(t-dt)，再将输入的q(t)数据进行后向插值，得到第二信号的后向插值数据得到qpst＝q(t+dt)。
进一步的，差值步长dt可以取小于adc采样周期ts的固定值，一般可以取ts/3。
实际应用中，可以采用拉格朗日插值法等方法进行第二信号的插值计算。
步骤102：分别确定第一信号和第二信号的第一相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号的差分值的第二相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号前向插值结果的差分值的第三相关性、以及所述第一信号的差分值与所述第二信号后向插值结果的差分值的第四相关性；
这里，可以由dsp中的运算单元进行数据处理；所述第一信号为i信号，第二信号为q信号；可以计算i信号和q信号的第一相关性λ；计算i信号差分后和q的差分后的第二相关性γ；计算i信号差分后和q信号的前向插值数据qpre的差分后的第三相关性γpre；计算i差分后和qpst差分后的第四相关性γpst；其中，所述差分可以采用如表达式f'(n)＝f(n+1)-f(n)的方式，f'(n)表示后一个信号数据f(n+1)与前一个信号数据f(n)的差分。
进一步的，通常可以认为差分运算是一种简化的高通滤波器；可以将i信号经过低通滤波器后和q信号经过低通滤波器后的相关性，确定为第一相关性λ；将i信号经过高通滤波器后与q信号经过高通滤波器后的相关性，确定为第二相关性γ；将i信号经过高通滤波器后与q信号前向插值结果经过高通滤波器后相关性γpre，确定为第三相关性；将i信号经过高通滤波器后与q信号后向插值结果经过高通滤波器后的相关性，确定为第四相关性γpst；现有的时差测量通常需要较高的频偏，才能取得较高的测量精度；通过高通滤波器和低通滤波器，可以提高对频偏的适应能力，即使较小的频偏同样可以取得较高的测量精度；这里所述高通滤波器和低通滤波器可以使用常用结构，如实2或3抽头的fir滤波器。
更进一步的，可以累加预设累加次数n的相关性值，并取平均值作为最终的相关性值；将预设累加次数n的i信号经过低通滤波器后和第二信号经过低通滤波器后的相关性的平均值，确定为第一相关性λ；将预设累加次数n的将i信号经过高通滤波器后与q信号经过高通滤波器后的相关性的平均值，确定为第二相关性γ；将预设累加次数n的i信号经过高通滤波器后与q信号前向插值结果经过高通滤波器后相关性的平均值，确定为第三相关性γpre；将预设累加次数n的i信号经过高通滤波器后与q信号后向插值结果经过高通滤波器后的相关性的平均值，确定为第四相关性γpst；其中选择的预设累加次数n要适应iq时差的变化速度；由于器件特性变化很慢，只要能够每0.1s输出一组结果就可以跟上iq时差的变化了，因此可以选择一个较大的n值，如214等，提高平均效果。
步骤103：根据第二相关性与第一相关性的第一差值、和/或第三相关性与第一相关性的第二差值、和/或第四相关性与第一相关性的第三差值，依照预设调整规则，调整时差补偿值；所述时差补偿值用于调整所述第一信号和第二信号的时差；
这里，可以首先确定第二相关性γ与第一相关性λ的第一差值δ、第三相关性γpre与第一相关性λ的第二差值δpre、和第四相关性γpst与第一相关性λ的第三差值δpst；可以将第二相关性γ减去第一相关性λ，得到第一差值δ；将第三相关性γpre减去第一相关性λ，得到第二差值δpre；将第四相关性γpst减去第一相关性λ，得到第三差值δpst；
所述预设的调整规则，可以是根据第一差值、第二差值和第三差值与预设的阈值的比较结果，调整所述时差补偿值；所述第一差值、第二差值和第三差值与阈值的比较结果反映出了第一信号和第二信号的时差，因此，可以根据所述比较结果来调整所述时差补偿值。所述依照预设调整规则，调整时差补偿值，包括：当第一差值δ大于第一预设阈值，且第二差值δpre大于第二预设阈值，第三差值δpst小于第二预设阈值时，增加当前时差补偿值；当第一差值δ大于第一预设阈值，且第二差值δpre小于第二预设阈值，第三差值δpst大于第二预设阈值时，减小当前时差补偿值；
其中，所述第一预设阈值和第二预设阈值可以通过试验数据确定，其中所述第一预设阈值可以是5/10000，所述第二预设阈值可以是3/1000，所述时差补偿调整的步长可以采用adc采样周期的1/512；
这里，由于以第一相关性是i信号经过低通滤波器后和q信号经过低通滤波器后的第一相关性作为比较基数；如此，相对于现有的以0为比较基数，可以提高对信号相差的容忍度，可以在相差补偿前使用本发明实施例提供的时差补偿方法。
如此，完成了时差补偿值的调整，根据所述时差补偿值对第一信号和第二信号进行时差补偿；并采用这种实时反馈的方式不断调整第一信号和第二信号的时差；从而提高了第一信号和第二信号的同步性。
下面结合具体示例对本发明产生的积极效果作进一步详细的描述；
本发明实施例提供的时差补偿方法，可以分别对采取传统时差补偿方法进行时差补偿后的xi和xq、yi和yq进行时差测量，再根据时差测量的结果调整时差补偿值，从而更精确地调整时差；可以分别针对xi和xq、yi和yq各设置一个时差补偿调整装置。各个时差补偿调整装置的设置位置可以如图3所示；时差补偿调整装置可以设置在传统时差补偿之后，调整时差补偿值；
时差补偿调整装置中测量相关性差值的逻辑结构图可以如图4所示：
逻辑结构图中有两个相同的低通滤波器(lpf，lowpassfilter)，还有四个相同的高通滤波器(hpf，highpassfilter)；lpf和hpf可以使用常用结构，实测效果上只需要2或3抽头的fir滤波器就可以了；合适的滤波器可以提高时差测量模块的性能；
逻辑结构图中还有两个相同的插值模块，一个为itppre，负责把输入的q(t)数据进行前向插值，得到qpre＝q(t-dt)；另一个为itppst，负责把输入的q(t)数据进行后向插值，得到qpst＝q(t+dt)；其中dt可以取小于adc采样周期ts的固定值，可以取ts/3；
i和q分别经过lpf滤波后，相乘累加n次求平均，得到相关值λ；
i和qpre分别经过hpf滤波后，相乘累加n次求平均，得到相关值γpre；然后减去λ，得到δpre；
i和q分别经过hpf滤波后，相乘累加n次求平均，得到相关值γ，然后减去λ，得到δ；
i和qpst分别经过hpf滤波后，相乘累加n次求平均，得到相关值γpst，然后减去λ，得到δpst；
每处理n组iq数据，可以得到一组δpre、δ、δpst，选择的n值要适应iq时差的变化速度；器件特性变化很慢，只要能够每0.1s输出一组结果就可以跟上iq时差的变化了，因此可以选择一个较大的n值，提高平均效果；
如果|δ|>th1，且|δpre|>th2，且|δpst|<th2，增加当前的时差补偿值；
如果|δ|>th1，且|δpre|<th2，且|δpst|>th2，减小当前的时差补偿值；
其中，th1和th2是分别是第一预设阈值和第二预设阈值，可以通过试验数据确定，th1可以是5/10000，th2可以是3/1000，所述时差补偿值的步长可以采用adc采样周期的1/512。
本发明实施例提供的时差补偿装置，如图5所示，所述装置包括：第一确定模块51、第二确定模块52和调整模块53；其中，
所述第一确定模块51，用于获取第一信号和第二信号，并确定所述第二信号的前向插值结果和后向插值结果；
现有相干光接收机前端的框图如图2所示；相干光接收机收到的光信号与本地激光器输出的光信号混频，分为xi、xq、yi、yq四路，然后分别进行o/e、tia和adc，最后进入dsp；传统时差补偿可以由dsp进行；根据在相干光接收机前端安装时进行定标，测出iq信号之间的时差；可由维护人员根据该时差在dsp中设定时差补偿值，由dsp进行补偿；
这里，可以获取经过传统时差补偿后的第一信号和第二信号，其中，所述第一信号和第二信号分别为同一偏振面的i信号和q信号；可以通过在iq信号通信线路上连接旁路线路等获取所述第一信号和第二信号；
获取所述第一信号和第二信号后，可以对所述第二信号，即q信号进行插值处理；可以由dsp中的运算单元进行数据处理；假设q信号的函数为q(t)，其中t为时间变量，首先，可以将q(t)数据进行前向插值，得到第二信号的前向插值数据qpre＝q(t-dt)，再将输入的q(t)数据进行后向插值，得到第二信号的后向插值数据得到qpst＝q(t+dt)。
进一步的，差值步长dt可以取小于adc采样周期ts的固定值，一般可以取ts/3。
实际应用中，可以采用拉格朗日插值法等方法进行第二信号的插值计算。
所述第二确定模块52，用于分别确定第一信号和第二信号的第一相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号的差分值的第二相关性、所述第一信号的差分值与所述第二信号前向插值结果的差分值的第三相关性、以及所述第一信号的差分值与所述第二信号后向插值结果的差分值的第四相关性；
这里，可以由dsp中的运算单元进行数据处理；所述第一信号为i信号，第二信号为q信号；可以计算i信号和q信号的第一相关性λ；计算i信号差分后和q的差分后的第二相关性γ；计算i信号差分后和q信号的前向插值数据qpre的差分后的第三相关性γpre；计算i差分后和qpst差分后的第四相关性γpst；其中，所述差分可以采用如表达式f'(n)＝f(n+1)-f(n)的方式，f'(n)表示后一个信号数据f(n+1)与前一个信号数据f(n)的差分。
进一步的，通常认为差分运算是一种简化的高通滤波器；可以将i信号经过低通滤波器后和q信号经过低通滤波器后的相关性，确定为第一相关性λ；将i信号经过高通滤波器后与q信号经过高通滤波器后的相关性，确定为第二相关性γ；将i信号经过高通滤波器后与q信号前向插值结果经过高通滤波器后相关性γpre，确定为第三相关性；将i信号经过高通滤波器后与q信号后向插值结果经过高通滤波器后的相关性，确定为第四相关性γpst；现有的时差测量通常需要较高的频偏，才能取得较高的测量精度；通过高通滤波器和低通滤波器，可以提高对频偏的适应能力，即使较小的频偏同样可以取得较高的测量精度；这里所述高通滤波器和低通滤波器可以使用常用结构，如实2或3抽头的fir滤波器。
更进一步的，可以累加预设累加次数n的相关性值，并取平均值作为最终的相关性值；将预设累加次数n的i信号经过低通滤波器后和第二信号经过低通滤波器后的相关性的平均值，确定为第一相关性λ；将预设累加次数n的将i信号经过高通滤波器后与q信号经过高通滤波器后的相关性的平均值，确定为第二相关性γ；将预设累加次数n的i信号经过高通滤波器后与q信号前向插值结果经过高通滤波器后相关性的平均值，确定为第三相关性γpre；将预设累加次数n的i信号经过高通滤波器后与q信号后向插值结果经过高通滤波器后的相关性的平均值，确定为第四相关性γpst；其中选择的预设累加次数n要适应iq时差的变化速度；由于器件特性变化很慢，只要能够每0.1s输出一组结果就可以跟上iq时差的变化了，因此可以选择一个较大的n值，如214等，提高平均效果。
所述调整模块53，用于根据第二相关性与第一相关性的第一差值、和/或第三相关性与第一相关性的第二差值、和/或第四相关性与第一相关性的第三差值，依照预设调整规则，调整时差补偿值；所述时差补偿值用于调整所述第一信号和第二信号的时差；
这里，可以首先确定第二相关性γ与第一相关性λ的第一差值δ、第三相关性γpre与第一相关性λ的第二差值δpre、和第四相关性γpst与第一相关性λ的第三差值δpst；可以将第二相关性γ减去第一相关性λ，得到第一差值δ；将第三相关性γpre减去第一相关性λ，得到第二差值δpre；将第四相关性γpst减去第一相关性λ，得到第三差值δpst；
所述预设的调整规则，可以是根据第一差值、第二差值和第三差值与预设的阈值的比较结果，调整所述时差补偿值；所述第一差值、第二差值和第三差值与阈值的比较结果反映出了第一信号和第二信号的时差，因此，可以根据所述比较结果来调整所述时差补偿值。所述依照预设调整规则，调整时差补偿值，包括：当第一差值δ大于第一预设阈值，且第二差值δpre大于第二预设阈值，第三差值δpst小于第二预设阈值时，增加当前时差补偿值；当第一差值δ大于第一预设阈值，且第二差值δpre小于第二预设阈值，第三差值δpst大于第二预设阈值时，减小当前时差补偿值；
其中，所述第一预设阈值和第二预设阈值可以通过试验数据确定，其中所述第一预设阈值可以是5/10000，所述第二预设阈值可以是3/1000，所述时差补偿调整的步长可以采用adc采样周期的1/512；
这里，由于以第一相关性是i信号经过低通滤波器后和q信号经过低通滤波器后的第一相关性作为比较基数；如此，相对于现有的以0为比较基数，可以提高对信号相差的容忍度，可以在相差补偿前使用本发明实施例提供的时差补偿方法。
如此，完成了时差补偿值的调整，根据所述时差补偿值对第一信号和第二信号进行时差补偿；并采用这种实时反馈的方式不断调整第一信号和第二信号的时差；从而提高了第一信号和第二信号的同步性。
在实际应用中，所述第一确定模块51、第二确定模块52和调整模块53均可以由光接收机中的中央处理器(cpu)、微处理器(mpu)、数字信号处理器(dsp)、或现场可编程门阵列(fpga)等实现。
以上所述，仅为本发明的最佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。