CN101621335B - 平均长度自适应优化方法和装置 - Google Patents

Abstract

平均长度自适应优化方法和装置。一种对进行相位恢复时采用的平均长度进行自适应优化的方法，包括：残余相差计算步骤，用于接收经相位恢复后的数字符号的当前相位和经数据恢复后的数字符号的数据调制相位，并计算所述数字符号的残余相差，所述残余相差为所述符号的当前相位与数据调制相位的差；残余相差自相关值计算步骤，用于计算所述残余相差的移位为m的自相关值，其中，-10≤m≤10，且为整数；正负判断步骤，用于判断所述残余相差的自相关值是正值还是负值；优化步骤，当判定所述残余相差的自相关值为正值时，减小进行相位恢复时采用的平均长度，当判定所述残余相差的自相关值为负值时，增大进行相位恢复时采用的平均长度。

Description

平均长度自适应优化方法和装置

技术领域

本发明涉及对相位恢复进行优化的装置和方法，尤其是涉及对利用数字信号的载波相位的平均来进行相位恢复的装置中所采用的平均长度进行自适应优化的置和方法。

背景技术

随着对通信系统的容量要求和灵活性要求的逐步提升，相干通信技术变得越来越重要。和非相干技术(比如“开-关”键控，on-off key，OOK)或自相干技术(如差分四相相移键控DQPK)相比，相干技术有如下优点：3dB的信噪比(ONR)增益；可以采用更高效的调制技术(如正交调制QAM)来提高传输容量，可以方便地采用电均衡技术来应对信道变化，降低成本等。目前，相干接收机中载波相位恢复普遍是利用数字技术实现的，比如：D.Ly-Gagon等在“Coherent detection of opticalquadrature phae-hift keying ignal with carrier phae etimation”，(Journal ofLightwave Technology，Vol.24，No.1，January 2006，pp 12-21)中提出基于m次方的方法和Z.Tao等在“Multiplier-free Phae Recovery for OpticalCoherent Receiver”，(OWT4，OFC2008)中提出的基于数据预判决的方法等。数字相位恢复技术的共同点是假设载波相位在多个数据符号上维持不变，从而利用对这些符号上载波相位的平均来消除信道的噪声对相位估计的影响。这一假设就意味着为了取得最佳的相位恢复性能，平均的长度必须是对信道噪声强度和载波相位变化速度的最佳折衷。已有多个实验显示，不匹配的平均长度对相干接收机的性能有很大的影响。

而在实际的传输系统中，信道的噪声强度和载波相位变化的速度是由很多因素(如激光器的特性，信道的特性等)所共同决定的，而这些因素既不是固定不变、又很难通过实时的检测来得到的。

可以看出，需要优化数字相位恢复中的平均长度，从而使相干接收机工作于最佳状态。而这种技术必须是具备以下的特性：

1.无训练性：不需要训练序列或信道/激光器特性等先验知识；

2.自适应性：能够随信道噪声强度和载波相位变化速度的改变自动的实现优化；

3.计算简单性：计算复杂度低以便在高速接收机中实现；

为了解决上述问题，本发明提出了一种对相位恢复装置中所采用的平均长度自动进行优化的方法和装置。

发明内容

本发明要解决的问题是自适应地优化和调整利用数字符号在载波相位上的平均来消除信道噪声影响的相位恢复装置中所采用的平均长度，在信号噪声强度与载波相位变化两者之间进行折衷，从而获得匹配的平均长度，并利用匹配的平均长度来进行相位恢复。

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。但是，应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图用来确定本发明的关键性部分或重要部分，也不是意图用来限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出关于本发明的某些概念，以此作为稍后给出的更详细描述的前序。对于本领域普通技术人员而言，本发明的下述各个方面和由所附独立权利要求限定的方案可以与本发明中的实施例和/或从属权利要求进行任意可能的适当组合。

本发明第一方面提供了一种对进行相位恢复时采用的平均长度进行自适应优化的方法，包括：残余相差计算步骤，用于接收经相位恢复后的数字符号的当前相位和经数据恢复后的数字符号的数据调制相位，并计算所述数字符号的残余相差，所述残余相差为所述数字符号的当前相位与数据调制相位的差；残余相差自相关值计算步骤，用于计算所述残余相差的移位为m的自相关值，其中，-10≤m≤10，且m为整数；优化步骤，用于根据所述残余相差自相关值来对所述平均长度进行优化。

优选地，其中，所述优化步骤包括：正负判断步骤，用于判断所述残余相差的自相关值是正值还是负值；当判定所述残余相差的自相关值为正值时，减小进行相位恢复时采用的平均长度，当判定所述残余相差的自相关值为负值时，增大进行相位恢复时采用的平均长度。

优选地，其中，在所述正负判断步骤之前还包括：阈值判断步骤，用于判断所述残余相差的自相关值是否在一个预定的阈值范围内，当判定所述残余相差的自相关值在所述预定的阈值范围内时，不对所述平均长度进行优化，否则，执行所述正负判断步骤。

优选地，其中，在所述残余相差计算步骤之前还包括：下采样步骤，用于对接收到的所述当前相位和数据调制相位进行下采样，并利用下采用后的所述当前相位和数据调制相位执行所述残余相差计算步骤。

优选地，在所述阈值判断步骤之前还包括：归一化处理步骤，用于对所述残余相差自相关值进行归一化处理；所述阈值判断步骤判断经归一化的残余相差自相关值的绝对值是否大于或小于一个预定值，当经归一化的残余相差自相关值的绝对值小于所述预定值时，不对所述平均长度进行优化，否则，利用所述正负判断步骤对所述残余相差的自相关值继续进行判断。

优选地，其中，所述归一化处理步骤中采用的归一化系数是

其中

表示上述残余相差的移位为0的自相关值与残余相差的移位为1的自相关值的差。

本发明的第二方面提供了一种用于对相位恢复装置中采用的平均长度进行自适应优化的装置，包括：残余相差计算单元，接收经相位恢复后的数字符号的当前相位和经数据恢复后的数字符号的数据调制相位，并计算所述数字符号的残余相差，所述残余相差为所述数字符号的当前相位与数据调制相位的差；残余相差自相关值计算单元，用于计算所述残余相差的移位为m的自相关值，其中，-10≤m≤10，且m为整数；优化单元，用于根据所述残余相差自相关值来对所述平均长度进行优化。

优选地，其中，所述优化单元包括：正负判断单元，用于判断所述残余相差的自相关值是正值还是负值，当所述正负判断单元判定所述残余相差的自相关值为正值时，输出指示减小上述平均长度的优化信号，当所述正负判断单元判定所述残余相差的自相关值为负值时，输出指示增大上述平均长度的优化信号。

优选地，其中，在所述正负判断单元之前还具有：阈值判断单元，用于判断所述残余相差的自相关值是否在一个预定的阈值范围内，当所述阈值判断单元判定所述残余相差的自相关值在所述预定的阈值范围内时，不对所述平均长度进行优化，否则，利用所述正负判断单元对所述残余相差的自相关值进行判断。

优选地，其中，在所述残余相差计算单元之前还具有：下采样单元，用于对接收到的所述当前相位和数据调制相位进行下采样；所述残余相差计算单元利用经下采用后的所述当前相位和数据调制相位计算所述残余相差。

优选地，在所述阈值判断单元之前还具有：归一化处理单元，用于对所述残余相差自相关值进行归一化处理；所述阈值判断单元判断经归一化的残余相差自相关值的绝对值是否大于一个小于1的预定值，当经归一化的残余相差自相关值的绝对值小于所述预定值时，不对所述平均长度进行优化，否则，利用所述正负判断单元对所述残余相差的自相关值进行判定。

优选地，其中，所述归一化处理单元中采用的归一化系数是

其中

表示上述残余相差的移位为0的自相关值与残余相差的移位为1的自相关值的差。

本发明的第三方面提供了一种相干接收机，其特征在于：包括上述中任一种平均长度自适应优化装置。

本发明第四方面提供了一种计算机程序，所述计算机程序使得计算机可以执行下列步骤：残余相差计算步骤，用于接收经相位恢复后的数字符号的当前相位和经数据恢复后的数字符号的数据调制相位，并计算所述数字符号的残余相差，所述残余相差为所述符号的当前相位与数据调制相位的差；残余相差自相关值计算步骤，用于计算所述残余相差的移位为m的自相关值，其中，-10≤m≤10，且为整数；正负判断步骤，用于判断所述残余相差的自相关值是正值还是负值；优化步骤，当判定所述残余相差的自相关值为正值时，减小进行相位恢复时采用的平均长度，当判定所述残余相差的自相关值为负值时，增大进行相位恢复时采用的平均长度。

本发明第五方面提供了一种存储介质，在该存储介质上存储了如本发明第四方面所述的计算机程序。

上述平均长度优化装置和方法综合考虑了信号噪声强度和载波相位变化速度，使得不需要训练序列或信道/激光器特性等先验知识，能够随信道噪声强度和载波相位变化速度的改变实现自适应的优化。并且，该装置和方法的低计算复杂度和可并行实现的特点大大降低了其硬件实现的难度。

所述方法和装置可以对实际系统中数字相位恢复装置进行优化从而得到最佳的接收性能，可以用于所有利用数字符号的载波相位平均来消除噪声影响、进行相位恢复的装置中，例如可以用于相干接收机中，尤其是可以用于光相干接收机中。

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

附图说明

以下将参照下面的附图对实施例进行解释，以下示例仅仅是作为一种示例而非意于限制本发明，其中：

图1示出了现有的利用数字相位恢复装置的接收机的结构框图；

图2示出了现有的数字相位恢复装置的结构框图；

图3是残余相差自相关值

和

与平均长度的逻辑关系示意图；

图4示出了应用了根据本发明的第一种实施方式的平均长度自适应优化方法的相位恢复流程；

图5示出了根据本发明的第二种实施方式的平均长度优化流程；

图6示出了根据本发明的第一种实施方式的平均长度自适应优化装置；

图7示出了根据本发明的第二种实施方式的平均长度自适应优化装置；

图8示出了根据本发明的第三种实施方式的平均长度自适应优化装置；

图9示出了可以用于本发明的平均长度自适应优化装置中的两种归一化系数计算器9A和9B；

图10示出了本发明中的平均长度自适应优化装置的一种低速实现；

图11示出了可用于本发明的下采样器的一种实现方式；

图12示出了一种采用了本发明的平均长度自适应优化装置进行相位恢复的相干接收机的框图。

具体实施方式

图1中示出了公知的利用数字相位恢复装置的光相干接收机(此处以光相干接收机作为示例进行说明，当然本发明并不限于光相干接收机中，事实上只要是利用数字符号的载波相位平均来消除噪声影响、进行相位恢复的装置都可以采用下面将要具体描述的平均长度优化装置和方法)。其中，包括前端114、数字相位恢复装置109和数据恢复装置111。前端114包括光90°混频器102，光电转换器104和105，模数转换器106和107，以及激光器113，前端114将接收到的光信号101转换成基带电信号108，基带电信号108可以表示为I+jQ＝exp(jφ_d+jφ₀)。一般情况下，108的辐角既包含了数据信息φ_d，也包含了载波与本振之间的相位偏移φ₀。

数字相位恢复装置109接收由前端114所恢复出的基带信号108，并消除基带信号108中的相位偏移φ₀，将数据信息φ_d输出给数据恢复装置111，数据恢复装置111根据所接收的消除了相位偏移后的符号相位恢复出传输的数据112。

可以看出，数字相位恢复装置111是相干接收机中极为重要的部分。公知的数字相位恢复装置109可以用图2所示的结构来表示。相位检测器204根据输入的基带数字信号108检测出各个数据符号上的相位偏移，即

是对第k个数字符号的载波与本振之间的相位偏移φ₀的估计，在信道和接收机中存在着噪声等干扰因素，在估计

的过程中，必须要消除这些因素对估计的影响。一般情况下，载波与本振之间的相位偏移的变化会慢于噪声的变化，因而通常通过计算数字符号的载波相位的平均值来去除噪声等因素的干扰，从而得到准确的

。得到

后，将

从取幅角器202所输出的数字信号的相位中减去就实现了相位恢复。可见对数字符号的载波相位的平均是上述的相位恢复中必不可少的一部分。

一般，上述平均可以用分段的算术平均来实现，也可以用滑动平均实现，但是，无论采用何种算来来实现，如果平均长度选取的过长，在平均的过程中，由于相位偏移本身已经发生了很大的变化，这时相位检测器204的输出207就不能真实地反映当前数字符号的相位偏移；而另一方面，如果平均长度选取得过短，就无法完全消除噪声等因素对于估计相位偏移的影响，相位检测器204的输出207同样不能真实地反映相位偏移。可见，为了使相位检测器204的输出207真实地反映当前数字符号的相位偏移，所选取的平均长度必须是对相位偏移的变化速度和噪声强度的最佳折衷。同时需要特别注意的是，在实际的系统中，相位偏移的变化速度和噪声强度并不是固定不变的，而是随着信道情况的变化而变化。

具体地，第k个数字符号经过相位恢复后的相位可以表示为：

，其中

表示第k个符号的数据调制相位，

表示第k个符号上载波与本振之间的相位偏移，

为噪声对第k个符号相位的影响，而

表示相位恢复装置对的估计值，数据恢复装置111对所述相位估计值

进行判决，得到第k个符号的数据调制相位的估计值

从统计上，我们可以认为

这里，将数字符号经过数字相位恢复装置的相位恢复后的当前相位110与由数据恢复装置进行了数据恢复之后的数据调制相位112之间的差定义为残余相差，因此，该第k个数字符号的残余相差就可以表示为：

其中，

就是相位恢复的误差，在下文中用

表示，对于理想的相位恢复，应当等于0，在满足

的前提下，根据自相关的定义可以将残余相差的移位为零的自相关值表示为公式(1)：

而根据残余相差的统计特性，可以确定：无论所选取的平均长度为何值，都满足公式(2)：

其中，

是残余相差的移位为1的自相关，表示为：

因此，由公式(1)和(2)可以确定，当

时，可以满足公式

即：可以使获得理想的相位恢复性能。

另一方面，根据相位恢复装置的数学统计模型，可以确定残余相差的自相关值和相位恢复装置进行相位恢复时所选取的平均长度之间存在如附图3中所示出的关系，即：是随着相位恢复装置中所选取的平均长度单调递增的。如前所述，由于当

时，可以使相位恢复的性能最优，因此，如附图3所示，当相邻的两个数字符号的残余相差的自相关值

时，曲线

与横轴的交点A所对应的长度即最优的平均长度，并且，从附图3可以看出为优化相位恢复性能、在需要调整平均长度时的平均长度调整的方向，即：当

小于零时，表示平均长度偏小，这时应当增大平均长度，而当

大于零时，表示平均长度偏大，应当减小平均长度，总之，应当沿使的值为0的方向来进行平均长度的调整。

需要说明的是，如前所述，根据残余相差的统计特性得到了公式(2)，这是以假定

为前提的，即假定相邻的两个数字符号的相位恢复的误差相等，当然，对于本领域普通技术人员而言，这个假定并不绝对限于相邻的两个数字符号之间，也可以假设相邻的2个、3个甚至更多个数字符号之间的相位恢复误差相等，即可以表示为：相应地可以得到：

(m＝1，2，3……，m为整数)，当然m不可能无限大，因为m值选取得过大，上述假设就无法成立，所以得出的结论相应地也是不正确的，因此，根据实际的应用场合，可以适当地选取m值，优选地-10≤m≤10，m为整数。

基于此，本发明通过计算相位恢复后的数字符号的残余相差的自相关值来检测相位恢复的性能，并根据检测的结果来对相位恢复装置进行相位恢复时所选取的平均长度进行自适应地优化。

实施例1

图4示出了应用了本发明的第一种实施方式的平均长度自适应优化流程的相位恢复方法。当接收机启动或接收到的信道改变时，相位恢复装置首先以默认的平均长度工作，该默认长度可以是根据不同的应用场合而选定的合理的值(步骤401)。然后计算在从相位恢复装置的输出得到符号的当前相位与从数据恢复装置的输出得到的符号的数据调制相位之间的差，即残余相差(步骤402)。然后，计算从步骤402得到的数字符号残余相差的移位为m(m可选为1，2，3等，优选地-10≤m≤10)自相关值，即与当前数字符号相邻的第m个的符号的残余相差的相关值(步骤403)。然后，在步骤406判断该相关值是正值还是负值，如果是正值，表示选取的平均长度偏大，进入步骤408，在步骤408中减小平均长度，然后返回步骤402；如果是负值，表示选取的平均长度偏小，则进入步骤407，在步骤407中增加平均长度，然后返回步骤402；如果等于0，表示当前的平均长度是最佳的，不需要调整和优化，则不进行优化，返回步骤402。

附图6中示出了与上述平均长度优化方法对应的、根据本发明的第一种实施方式的平均长度自适应优化装置。该优化装置有两个输入，一个是从相位恢复装置输出的、进行相位恢复之后得到的符号相位110，表示为；

而另一个是数据恢复装置输出的、进行数据恢复后得到的数据调制相位112(即判决相位，以QPK调制为例，112为π/4，3π/4，5π/4，7π/4中的某个值)，表示为：

符号相位110通过减法器602减去数据调制相位112就得到了残余相差603，将残余相差603分别输出给寄存器(Z^-1)604和乘法器605，与寄存器604的中寄存的前一个符号的残余相差相乘，其输出进入求平均器607，求平均器607的输出609即为残余相差移位值位1的自相关值，当然此处残余相差自相关值不限于与前一个符号的残余相差相乘，也可以与前两个或三个符号的残余相差相乘，因此，相应地，寄存器不限于一位寄存器，因此可以将其表示为寄存器(Z^-m)。

正负判断器614判断求平均器607输出的残余相差自相关值609是否大于零，并根据判定结果输出优化信号615，优化信号615指示出相位恢复装置中平均长度的调整方向，具体地说，当残余相差自相关值609小于零时，表示进行相位恢复所选择的数据平均长度偏小，则优化信号615指示增大平均长度；而残余相差自相关值609大于零时，表示进行相位恢复所选择的数据平均长度偏大，优化信号615指示减小平均长度；如果残余相差自相关值609等于0，表示当前的平均长度是最佳的，不需要调整和优化，则不进行优化。

实施例2

附图5示出了根据应用了本发明的第二种实施方式的平均长度自适应优化流程的相位恢复方法。

其与第一种实施方式的区别仅在于：在计算出上述残余相差的自相关值以后，首先在步骤405判断步骤403得到的残余相差自相关值是否超出了一个以0为中点的一个预定的阈值范围，例如(-5，+5)，当然该阈值范围可以根据不同的系统自身的特点进行相应地选择。如果未超出上述阈值范围，则不进行优化，并返回步骤402；如果超出了上述阈值范围，则将在步骤403得到的残余相差自相关值传递给步骤406继续进行判断。

附图7中示出了与该平均长度优化方法对应的、根据本发明的第二种实施方式的平均长度自适应优化装置。其与根据第一种实施方式的优化装置的区别仅在于：在利用正负判断器614进行判断之前，先采用阈值判断器612进行判断，残余相差自相关值609首先进入阈值判断器612，阈值判断器612判断残余相差自相关值609的绝对值是否大于一个预先设定的阈值，如果残余相差自相关值609的绝对值大于所述阈值，则阈值判断器612就将残余相差自相关值609输出给正负判断器614进行正负判断，否则不输出优化信号，不进行优化。如前所述，正负判断器614根据残余相差自相关值609是否大于零，输出优化信号615，优化信号615指示了相位恢复装置中平均长度的调整方向，具体地说，当残余相差自相关值609小于零时，表示进行相位恢复所选择的数据平均长度偏小，优化信号615指示增大平均长度；而当残余相差自相关值609大于零时，进行相位恢复所选择的数据平均长度偏小，优化信号615指示减小平均长度；如果残余相差自相关值609等于0，表示当前的平均长度是最佳的，不需要调整和优化，则不进行优化。

在这一优选实施方式中，由于采用了阈值判断器，使得可以控制进行优化的频率，例如：可以选择当残余相差自相关值的绝对值＜10(该数值的选择根据不同的系统而不同，根据系统对相位恢复的精确度的要求可以选择适当的阈值)时，不进行优化，这使得：当残余相差的自相关值在一个允许的范围内(表示当前采用的平均长度与最优的平均长度相差不大)时，不进行优化，从而可以避免优化的频率过高，在满足需要的相位恢复准确度的同时，在优化次数和优化效果之间进行了折衷，提高优化效率，并避免了优化的频率过高，提高了系统的稳定性。

实施例3

附图8中示出了根据本发明的第三种实施方式的平均长度自适应优化装置。其与根据第二种实施方式的优化装置的区别仅在于：在利用阈值判断器612进行残余相差的自相关值的判断之前，先对残余相差自相关值进行归一化处理。其中，残余相差603被分为三路，第一路进入归一系数计算器606，利用归一系数计算器606计算对残余相差的自相关值进行归一化的归一化系数；第二路和第三路与上述实施方式相同，分别进入寄存器604和乘法器605，并从607输出残余相差移位值位1(m)的自相关值609。残余相差自相关值609和归一系数计算器606的输出608经乘法器610相乘得到归一化的残余相差自相关值611。然后将归一化的残余相差自相关值611输入阈值判断器612进行阈值判断和优化信号的输出，这一过程与第二实施方式中相同，在此不再赘述。

在此，最简单地，归一化系数计算器606可以输出一个常数，这个常数可以为当前系统所接收到的数字信号的最大幅值的倒数(表示为：1/Rmax)，因此这个常数会随着系统的改变而改变；另外，归一化系数计算器606也可以根据如附图9A和9B中示出的归一化系数计算器606A或606B。利用归一化系数对残余相差自相关值609进行归一化，以使归一化的残余相差自相关值611成为绝对值小于1的数，这样使阈值判断器612进行判断时更为方便，这时，阈值判断器的阈值就可以选择在0到1之间的任意数，其中，阈值为0表示只要归一化的残余相差自相关值611的绝对值大于0，就进行优化，阈值为1表示只有归一化的残余相差自相关值611的绝对值大于1，才进行优化，而由于归一化的残余相差自相关值611是绝对值小于1的数，因此阈值为1就表示从不优化。

在本实施方式中，通过采用归一化系数计算器对残余相差自相关值611进行归一化处理，将其绝对值限定小于1的范围内，使得后续的判断过程更加方便。

图9A和图9B分别示出了归一化系数计算器606的两种结构606A或606B。归一化系数计算器606的输入是去除了相位恢复装置估计的相位偏移(即

)和数据恢复装置估计的数据调制相位(即

)之后的符号相位，也就是本发明中的残余相差

图9A中，将残余相差603

输入求平方器901，求平方器901输出残余相差603的平方

，再经求平均器903得到多个符号的残余相差的平方和的平均值

。最后，经取倒数器905得到所统计的符号的平方和的平均值的倒数

即：

该倒数即为归一化系数608，利用乘法器610将归一化系数608与残余相差自相关值609相乘，得到归一化的残余相差自相关值611。

图9B中，输出的残余相差分为两路，一路输入求平方器906和求平均器908，得到所统计的残余相差的平方和的平均值

而另一路经寄存器913，乘法器914和求平均器915，与图6中的604，605和607一样，寄存器913，乘法器914和求平均器915共同实现了对所统计的残余相差求移位值为1(m，如前所述，此处m也不限于1，可以是根据不同的系统而选定的整数，优选地：-10≤m≤10)的自相关的过程。两路的输出909和916经减法器912相减、再经取倒数器912取其倒数就得到了归一化系数608：即：

图9A和图9B的区别仅在于：图9A所示的归一化系数计算器必须在每次对相位恢复装置进行平均长度调整后(即图4中的步骤407或408)都要运行；而由于

是一个常数，所以图9B中所示的归一化系数计算器在整个优化过程中只需要运行一次，不会随着平均长度的调整而发生变化，从而，采用图9B中示出的归一化系数计算器可以进一步提高系统的优化效率。

实施例4

附图10中示出了根据本发明的第四种实施方式的平均长度自适应低速优化装置600’，其中，该低速优化装置由图6-8中所示的任一种优化装置600和两个下采样器1001和1003构成。

自适应平均长度优化装置600’的输入是相位恢复装置的输出110和数据恢复装置的输出112，自适应平均长度优化装置600的输出是对相位恢复装置中采用的平均长度进行优化的优化信号。数字相位恢复装置109根据该优化信号，增加或减小相位恢复过程中的采用的用于进行相位恢复的数字信号的平均长度。

下采样器1001和下采样器1003的作用是分别对相位恢复装置和数据恢复装置输出的高速数据信号进行下采样，从而使自适应平均长度优化装置600的输入1002和1004的速率远低于相位恢复装置和和数据恢复装置的输出速率(即符号速率)110和112，这样自适应平均长度优化装置600就可以以远低于符号速率的速度工作，从而大大降低了对硬件处理速度的要求。

图12给出了应用了本发明的自适应平均长度优化装置600(600’)的相干接收机的构成图。图中的自适应相位恢复优化装置600可以由图6-8和10中所示的任意一种方式实现。

本发明中的平均长度优化装置和方法可以应用于任何利用数字信号的载波相位的平均来进行相位恢复的系统中，尤其是可以用于光相干接收机中。

对于本领域的普通技术人员来说，上述方法不限于用硬件实现，显然也可以通过计算机程序单独实现或者软硬件结合的方式来实现。根据本发明的上述方法的各个操作过程也可以以存储在各种机器可读的存储介质中的计算机可执行程序的方式实现。

而且，本发明的目的也可以通过下述方式实现：将存储有上述可执行程序代码的存储介质直接或者间接地提供给系统或设备，并且该系统或设备中的计算机或者中央处理单元(CPU)读出并执行上述程序代码。

此时，只要该系统或者设备具有执行程序的功能，则本发明的实施方式不局限于程序，并且该程序也可以是任意的形式，例如，目标程序、解释器执行的程序或者提供给操作系统的脚本程序等。

上述这些机器可读存储介质包括但不限于：各种存储器和存储单元，半导体设备，磁盘单元例如、磁和磁盘，以及其它适于存储信息的介质等。

另外，客户计算机通过连接到因特网上的相应网站，并且将依据本发明的计算机程序代码下载和安装到计算机中然后执行该程序，也可以实现本发明。

以上虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式做出各种修改和变更而没有背离本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。

Claims (11)

1.一种对进行相位恢复时采用的平均长度进行自适应优化的方法，包括：

残余相差计算步骤，用于接收经相位恢复后的数字符号的当前相位和经数据恢复后的数字符号的数据调制相位，并计算所述数字符号的残余相差，所述残余相差为所述数字符号的当前相位与数据调制相位的差；

残余相差自相关值计算步骤，用于计算所述残余相差的移位为m的自相关值，其中，-10≤m≤10，且m为整数；

优化步骤，用于根据所述残余相差自相关值来对所述平均长度进行优化，

其中，所述优化步骤包括：

正负判断步骤，用于判断所述残余相差的自相关值是正值还是负值；

当判定所述残余相差的自相关值为正值时，减小进行相位恢复时采用的平均长度，当判定所述残余相差的自相关值为负值时，增大进行相位恢复时采用的平均长度。

2.根据权利要求1所述的优化方法，其中，在所述正负判断步骤之前还包括：

阈值判断步骤，用于判断所述残余相差的自相关值是否在一个预定的阈值范围内，当判定所述残余相差的自相关值在所述预定的阈值范围内时，不对所述平均长度进行优化，否则，执行所述正负判断步骤。

3.根据权利要求2所述的优化方法，其中，在所述残余相差计算步骤之前还包括：

下采样步骤，用于对接收到的所述当前相位和数据调制相位进行下采样，并利用下采样后的所述当前相位和数据调制相位执行所述残余相差计算步骤。

4.根据权利要求3所述的优化方法，在所述阈值判断步骤之前还包括：归一化处理步骤，用于对所述残余相差自相关值进行归一化处理；

所述阈值判断步骤判断经归一化的残余相差自相关值的绝对值是否大于一个小于1的预定值，当经归一化的残余相差自相关值的绝对值小于所述预定值时，不对所述平均长度进行优化，否则，利用所述正负判断步骤对所述残余相差的自相关值进行判断。

5.根据权利要求4所述的优化方法，其中，所述归一化处理步骤中采用的归一化系数是

其中

表示上述残余相差的移位为0的自相关值与残余相差的移位为1的自相关值的差。

6.一种用于对相位恢复装置中采用的平均长度进行自适应优化的装置，包括：

残余相差计算单元，接收经相位恢复后的数字符号的当前相位和经数据恢复后的数字符号的数据调制相位，并计算所述数字符号的残余相差，所述残余相差为所述数字符号的当前相位与数据调制相位的差；

残余相差自相关值计算单元，用于计算所述残余相差的移位为m的自相关值，其中，-10≤m≤10，且m为整数；

优化单元，用于根据所述残余相差自相关值来对所述平均长度进行优化，

其中，所述优化单元包括：

正负判断单元，用于判断所述残余相差的自相关值是正值还是负值，当所述正负判断单元判定所述残余相差的自相关值为正值时，输出指示减小上述平均长度的优化信号，当所述正负判断单元判定所述残余相差的自相关值为负值时，输出指示增大上述平均长度的优化信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，在所述正负判断单元之前还具有：

阈值判断单元，用于判断所述残余相差的自相关值是否在一个预定的阈值范围内，当所述阈值判断单元判定所述残余相差的自相关值在所述预定的阈值范围内时，不对所述平均长度进行优化，否则，利用所述正负判断单元对所述残余相差的自相关值进行判断。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，在所述残余相差计算单元之前还具有：

下采样单元，用于对接收到的所述当前相位和数据调制相位进行下采样；

所述残余相差计算单元利用经下采样后的所述当前相位和数据调制相位计算所述残余相差。

9.根据权利要求8所述的装置，在所述阈值判断单元之前还具有：

归一化处理单元，用于对所述残余相差自相关值进行归一化处理；

所述阈值判断单元判断经归一化的残余相差自相关值的绝对值是否大于一个小于1的预定值，当经归一化的残余相差自相关值的绝对值小于所述预定值时，不对所述平均长度进行优化，否则，利用所述正负判断单元对所述残余相差的自相关值进行判定。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述归一化处理单元中采用的归一化系数是

其中

表示上述残余相差的移位为0的自相关值与残余相差的移位为1的自相关值的差。

11.一种相干接收机，其特征在于：包括如权利要求6-10中任一项所述的装置。

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