CN103684601B - 系数确定装置、均衡器、接收机和发射机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种系数确定装置、均衡器、接收机和发射机。该系数确定装置包括：同步器，用于在从发射机接收到的设置有训练序列的数据信号中查找所述训练序列在所述数据信号中的位置；第一处理器，用于根据接收到的数据信号和训练序列，设定均衡器的初始抽头系数；其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在所述n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数。通过利用设置在发送信号中的训练序列确定与最优值比较接近的均衡器初始抽头系数，用来大致地补偿信号损伤，为接收机对信号作进一步处理提供方便。

Description

系数确定装置、均衡器、接收机和发射机

技术领域

本发明涉及光通信技术，特别涉及一种系数确定装置、均衡器、接收机和发射机。

背景技术

图1是相干光通信系统结构示意图。如图1所示，在相干光通信系统中，光信号从发送端经光信道传输到接收端。光纤中的色散和偏振模色散会引起符号间干扰（Inter-symbolInterference,ISI）。为了补偿光信道引起的ISI，一般在接收机中使用均衡。均衡可以分为两步：第一步是静态均衡，用来补偿光信道引起的不随时间变化的损伤（如累积色散）；第二步是自适应均衡（AdaptiveEqualization,AEQ），用来补偿残余色散和随时间变化的损伤（如偏振散射和偏振模色散）。自适应均衡器一般用有限冲激响应（FiniteImpulseResponse,FIR）滤波器实现。在双偏振系统中，使用蝶形FIR滤波器作为均衡器。

图2是蝶形FIR滤波器的结构示意图。如图2所示，FIR抽头系数用向量w_xx,w_ys，w_xy,w_yy表示，均衡器输入和输出关系如公式（1x）和（1y）所示：

$s_x=w_{\mathrm{xx}}\⊗r_x+w_{\mathrm{yx}}\⊗r_y---\left(1x\right)$

$s_y=w_{\mathrm{xy}}\⊗r_x+w_{\mathrm{yy}}\⊗r_y---\left(1y\right)$

其中，表示卷积运算，r是均衡器的输入信号，s是均衡器的输出信号，下标x,y代表两个偏振态。

目前常用的自适应均衡方法主要有恒模算法和判决辅助的最小均方误差法，这两种方法都是先为FIR滤波器设定一个初始抽头系数，然后根据某种代价函数来迭代地更新抽头系数，让它收敛到最优值。但是目前为FIR滤波器设定初始抽头系数时没有利用任何有关信道的信息，它离最优值可能差得很远，需要较长的收敛过程才能达到最优值。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本发明实施例提供一种系数确定装置、均衡器、接收机、发射机及其方法，利用设置在发送信号中的训练序列确定与最优值比较接近的均衡器初始抽头系数，用来大致地补偿信号损伤，为接收机对信号作进一步处理提供方便。

根据本发明实施例的一个方面提供了一种系数确定装置，该装置包括：

同步器，该同步器用于在从发射机接收到的设置有训练序列的信号中查找该训练序列的位置；

第一处理器，该第一处理器用于根据接收到的信号和训练序列，设定均衡器的初始抽头系数；

其中，在每个偏振态上，该训练序列包括n对训练符号，在该n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数。

在该系数确定装置中，在确定初始抽头系数时，接收由发射机发送的设置有训练序列的信号，查找该训练序列在所述接收到的信号中的位置，然后根据接收到的信号和该训练序列，设定均衡器的初始抽头系数，这样可确定与最优值比较接近的初始抽头系数，大致补偿信号损伤，为接收机对信号作进一步处理提供方便。

根据本发明实施例的另一个方面提供了一种均衡器，该均衡器包括：

第三处理器，该第三处理器用于确定该均衡器的初始抽头系数，该第三处理器为上述系数确定装置；

第四处理器，该第四处理器利用该第三处理器确定的初始抽头系数、或者利用该初始抽头系数和按照一定比例分布在发射机发送的数据信号中的其他训练序列来更新抽头系数，对接收信号进行均衡处理。

在该均衡器中，由于确定的初始抽头系数接近最优值，所以直接利用确定的初始抽头系数对接收信号进行均衡，就可以补偿大部分的信号损伤；利用确定的初始抽头系数来更新抽头系数时可提高收敛速度，让系数很快达到最优值。

根据本发明实施例的另一个方面提供了一种同步器，该同步器包括：

第二相关计算器，该第二相关计算器用于根据接收到的设有训练序列的数据信号、该训练序列的训练符号的长度N_f、训练符号的个数、以及该训练符号前后设置的循环前缀和循环后缀的长度，计算从每个采样点开始的在每个偏振态上的n段长度为2N_f的采样值的前N_f个采样值与后N_f个采样值的相关值；其中，在每个偏振态上，该训练序列包括n对训练符号，在该n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数；

第二求模平方器，该第二求模平方器用于计算该相关值的模的平方；

第二加权平均器，该第二加权平均器用于利用两个偏振态上的该相关值的模的平方对预定采样点序数作加权平均，以获得该训练序列的起始位置；其中，该预定采样点序数是指该相关值的模的平方大于最大的相关值的模的平方的α倍的采样点序数，α的取值范围在(n-1)/n到1之间；

第五处理器，该第五处理器用于根据该起始位置、该训练符号的长度、以及该循环前缀和循环后缀的长度确定该训练序列在该数据信号中的位置。

在上述同步器中，首先根据训练符号的长度N_f、以及该训练符号前后设置的循环前缀和循环后缀的长度，计算从每个采样点开始的在每个偏振态上的n段长度为2N_f的采样值的前N_f个采样值与后N_f个采样值的相关值；计算该相关值的模的平方；利用两个偏振态上的所述相关值的模的平方对预定采样点序数作加权平均，以获得所述训练序列的起始位置；根据所述起始位置和所述训练序列的长度确定所述训练序列在该接收信号中的位置。由于使用了上述方法和上述训练序列来进行同步，提高了同步的精度。

根据本发明实施例的另一个方面提供了一种频差补偿器，包括：

第三频差估计器，该第三频差估计器用于利用接收到的设有训练序列的数据信号、对应于该训练序列的起始位置的相关值、该训练序列的训练符号的长度N_f、以及采样时间间隔计算第一频差；其中，在每个偏振态上，该训练序列包括n对训练符号，在该n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数；

第三频差补偿器，该第三频差补偿器用于利用该第一频差对接收到的该数据信号进行第一频差补偿；

第三变换器，该第三变换器用于将与该训练序列对应的时域信号变换到频域；

第二功率计算器，该第二功率计算器用于计算训练序列在每个频点上的功率；

第四频差估计器，该第四频差估计器用于根据计算出的功率、该训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差；

第四频差补偿器，该第四频差补偿器用于根据该第二频差对进行该第一频差补偿后的信号进行第二频差补偿。

在上述频差补偿器中，利用训练符号的长度、以及采样时间间隔计算第一频差；将与所述训练序列对应的时域信号变换到频域；计算第一频差补偿后的训练序列在每个频点上的功率；根据计算出的功率、所述训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差；利用上述第一频差和第二频差分别对接收信号进行频差补偿。由于利用了所述包含n对训练符号的训练序列，提高了频差估计的精度。

根据本发明实施例的另一个方面提供了一种接收机，该接收机包括上述系数确定装置、或者均衡器、或者同步器；或者频差补偿器。

根据本发明实施例的另一个方面提供了一种发射机，该发射机包括：

第六处理器，该第六处理器用于在承载数据中插入训练序列；

发送器，该发送器用于将设置有该训练序列的承载数据向接收机发送；

其中，在每个偏振态上，该训练序列包括n对训练符号，在该n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数。

在该发射机中，在承载数据中插入训练序列，将设置有所述训练序列的数据信号向接收机发送，这样接收机可利用该训练序列进行同步、频差估计和补偿、均衡。

由上述实施例可知，通过利用设置在发送信号中的训练序列确定与最优值比较接近的初始抽头系数，为接收机对信号作进一步处理提供方便。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是相干光通信系统结构示意图；

图2是蝶形FIR滤波器的结构示意图；

图3是本发明实施例1的发射机结构示意图；

图4是本发明实施例的训练序列的结构示意图；

图5A是训练序列在频域的示意图；

图5B是训练序列在时域的示意图；

图6是本发明实施例1的发送数据的流程图；

图7是本发明实施例2的系数确定装置结构图；

图8是图7中同步器的结构图；

图9是图7中第一处理器的结构图；

图10是本发明实施例3的系数确定装置结构图；

图11是图10中频差补偿器的结构图；

图12是本发明实施例3的系数确定方法流程图；

图13是同步方法流程图；

图14是频差补偿方法流程图；

图15是本发明实施例4的均衡器结构图；

图16是本发明实施例4的均衡方法流程图；

图17是训练序列T和TS在时域的示意图；

图18是本发明实施例7频差估计器结构示意图；

图19是本发明实施例8的接收机结构示意图之一；

图20是本发明实施例8的接收机结构示意图之二；

图21是本发明实施例9的通信系统结构示意图；

图22是本发明实施例9中的发射机结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的各种实施方式进行说明。这些实施方式只是示例性的，不是对本发明的限制。为了使本领域的技术人员能够容易地理解本发明的原理和实施方式，本发明的实施方式以相干光光通信系统中的均衡器的初始抽头系数的确定为例进行说明。但应该注意的是，本发明的实施方式适用于所有进行系数确定的通信系统。

实施例1

图3是本发明实施例1的发射机的结构示意图。如图3所示，发射机300包括：第六处理器301和发送器302；其中，第六处理器301用于在承载数据（payload）中插入训练序列（TrainingSequence，TS）；发送器302用于将设置有该训练序列的承载数据向接收机发送；

其中，在每个偏振态上，该训练序列包括n对训练符号，在该n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数。

由上述实施例可知，通过发射机在生成的承载数据中插入的训练序列可完成同步、频差估计和补偿、均衡器初始抽头系数的设定，且在同步时提高计算同步位置的准确性，且在进行频差估计时提高频差估计的精度，且在设定初始抽头系数时使之与最优值接近。

在本实施例中，因为采样信号可以用离散的采样值来表示，因此，该训练序列TS在时域上可表示为（2x）和（2y）的形式：

h_x，1s_x，1s_x，1t_x，1...h_x，us_x，us_x，ut_x，u...h_x，vs_x，vs_x，vt_x，v...h_x，ns_x，ns_x，nt_x，n(2x)

h_y，1s_y，1s_y，1t_y，1...h_y，us_y，us_y，ut_y，u...h_y，vs_y，vs_y，vt_y，v...h_y，ns_y，ns_y，nt_y，n(2y)

在本实施例中，下标x,y表示水平和垂直两个偏振态。

式（2x）表示在x偏振态上的训练序列的离散的采样值，其中，s_x，1s_x，1......s_x，us_x，u......s_x，vs_x，v......s_x，ns_x，n为n对训练符号（TrainingSymbol），在该n对训练符号中，每一对训练符号s_x，us_x，u相同，不同对训练符号不同，即当u≠v时s_x，us_x，u和s_x，vs_x，v不同；h_x,1...h_x，u...h_x，v...h_x，n表示每对训练符号的循环前缀，添加到每对训练符号之前，其中，第u个循环前缀h_x，u是训练符号s_x，u的最后L_cp个值；t_x，1...t_x，u...t_x，v...t_x，n表示每对训练符号的循环后缀，添加到每对训练符号之后，其中，第u个循环后缀t_x，u是训练符号s_x，u的最前L_cp个值。L_cp是循环前缀和循环后缀的长度。u和v的取值为1到n的整数。

式（2y）表示在y偏振态上的训练序列的离散的采样值，其中，h_y，1s_y，1s_y,1t_y,1...h_y，us_y,us_y，ut_y，u...h_y，vs_y，vs_y，vt_y，v...h_y，ns_y，ns_y，nt_y,n为n对训练符号，在该n对训练符号中，每一对训练符号s_y，us_y,u相同，不同对训练符号不同，即当u≠v时，s_y，us_y，u和s_y,vs_y，v不同；h_y,1...h_y，u...h_y，v...h_y，n表示每对训练符号的循环前缀，添加到每对训练符号之前，其中，第u个循环前缀h_y，u是训练符号s_y，u的最后L_cp个值；t_y，1...t_y，u...t_y，v...t_y，n表示每对训练符号的循环后缀，添加到每对训练符号之后，其中，第u个循环后缀t_y，u是训练符号s_y，u的最前L_cp个值，u和v的取值为1到n的整数。

在本实施例中，每个训练符号s_x，u和s_y，u均是长度为N_f的向量，在每个偏振态上，该训练序列包含2n个训练符号，该训练序列的总长度是2nN_t，N_t＝N_f+L_cp。

图4是本发明实施例的训练序列的结构示意图。如图4所示，该训练序列TS的前后是实际传输的数据，称为承载数据（payloaddata）。

在本实施例中，在该训练序列TS与承载数据之间具有保护间隔，这样可避免训练序列和承载数据之间的干扰。

在本实施例中，该训练符号还可以是满足以下条件之一或一个以上的训练符号：1）不同对训练符号之间具有低互相关；2）在两个偏振态上属于不同对训练符号但位于同一频点的数据不相关。

在本实施例中，该训练符号s_x，u和s_y，u是时域信号，将其作快速傅立叶变换（fastFouriertransform,FFT）得到相应的频域信号和在本实施例中，用带的字母表示频域信号。

变换后获得的频域信号都是长度为N_f的向量，这样该频域信号和可从长度为N_f的恒模零自相关（CAZAC）序列族中选择；另外该训练符号的长度N_f可取质数，但不限于质数。这样选择的效果在于：

1）CAZAC序列在时域和频域都是恒模的，具有较低的峰均功率比；

2）不同CAZAC序列的互相关是恒模的，且和自相关峰值相比比较低；

3）CAZAC序列的逆傅立叶变换还是CAZAC序列；

4）所有的训练符号可以从同一族CAZAC序列中选取；

在利用该训练序列确定初始抽头系数时，为了减小计算复杂度，该初始抽头系数的计算在频域完成。这样对于每个频点，需要计算一个2阶矩阵。至少需要2对不同的训练序列才可以完成这样的计算，因此，在本实施例中，n≥2。其中在n＝2时，需要选择的训练符号是：使两个偏振态上的训练符号在每一个频点上的数据尽量不相关，即在每一个频点上矩阵的条件数尽量低。因为有多个CAZAC序列可供选择，通过在该CAZAC序列族中搜索，可以使得选出的序列满足上述要求。

在本实施例中，若采样率为f_s，则频域信号和的频率范围为f_s。

图5A是训练序列在频域的示意图；图5B是训练序列在时域的示意图。

如图5A所示，在频域设置和的值时，在频谱的两侧用若干零填充。

根据奈奎斯特(Nyquist)采样定理，用采样率为f_s的离散信号来描述训练序列的波形。

频域分辨率为df＝f_s/N_f，即相邻频点的频率间隔。

一个训练符号在频域上包含N_f个频点，其中非零频点个数记为N_d，该非零频点位于整个频谱的中段，两侧填零频点共有N_f-N_d个。频谱左侧第一个非零频点位于第n₁个频点。其中，该N_f、N_d和n₁在接收机都是已知的。

图6是本发明实施例1的发送数据的流程图。如图6所示，发射机在发送数据时，该发送数据的方法包括：

步骤601，在承载数据中插入训练序列；

在本实施例中，发射机300的第六处理器301在承载数据（payload）中插入训练序列，如图4所示；该承载数据可在信号发生器中生成；

其中，在每个偏振态上，该训练序列包括n对训练符号，在该对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数；

另外，该训练符号还满足以下条件之一或一个以上：1）不同对训练符号之间具有低互相关；2）在两个偏振态上属于不同对训练符号但位于同一频点的数据不相关；

另外，该训练符号可从长度为N_f的CAZAC序列族中选择；优选该训练符号的长度N_f取质数，但不限于质数。

步骤602，将设置有该训练序列的承载数据向接收机发送；

在本实施例中，发送器302将该设置有训练序列的数据信号向接收机发送。

由上述实施例可知，通过发射机在承载数据中插入的训练序列可完成均衡器初始抽头系数的设定、同步、频差估计和补偿，可使初始抽头系数与最优值接近，且在同步时提高计算同步位置的准确性，且在进行频差估计时，提高频差估计的精度。

实施例2

图7是本发明实施例2的系数确定装置结构图。如图7所示，该装置700包括：第一接收器703、同步器701和第一处理器701；其中，

同步器701，用于在从发射机接收到的设置有训练序列的信号中查找该训练序列的位置；

第一处理器702，用于根据接收的数据信号和训练序列，设定均衡器的初始抽头系数。

在本实施例中，假设从发射机接收到的数据信号为两个偏振态上的信号为r_x和r_y，该信号r_x和r_y是经过采样后的信号，可用一系列采样值表示。

这样同步器701可根据训练符号对数n、训练符号的长度N_f、以及该循环前缀和循环后缀的长度L_cp计算对应每个采样点的分段相关值，根据两个偏振态上的该相关值的模的平方来确定该训练序列的起始位置；然后根据该起始位置和该训练序列的长度（或者N_f和_Lcp）确定该训练序列在该数据信号中的位置。

其中，“分段相关值”是指对应每个采样点的n段长度为2N_f的采样值之间的相关值，这样计算“分段相关值”可具体为：计算n段长度为2N_f的前N_f个采样值和后N_f个采样值的相关值，在本实施例中，可将该相关值的模的平方的最大值对应的采样点序数作为训练序列的起始位置；但是由于噪声的影响可能会有误差，因此，在本实施例中，为了进一步提高计算同步位置的准确性，还可利用以下方法确定起始位置：

利用两个偏振态上的该相关值的模的平方对预定采样点序数作加权平均，以获得该训练序列的起始位置；其中，该预定采样点序数是指该相关值的模的平方大于最大的相关值的模的平方的α倍的采样点序数，α是大于（n-1）/n小于1的正数，在n不太大时（n＜10），通常可取0.9，它的目的是在计算同步位置的时候只利用最高峰值附近的一些点。

在本实施例中，由于同步器701可准确确定训练序列的位置，第一处理器702可根据接收的数据信号和训练序列，设定均衡器的初始抽头系数。其中可采用现有的任意种技术来设定该均衡器的初始抽头系数，例如，均衡器通常使用FIR过滤器，可以使用最小均方误差法（minimalmeansquareerror,MMSE）来设定FIR初始抽头系数。

在本实施例中，装置700还可包括第一接收器703，用于接收发射机发送的设置有训练序列的数据信号，该部件为可选，在图中用虚线表示。

上述训练序列如实施例1所述，该内容合并于此，此处不再赘述。

由上述实施例可知，由于训练序列中包含n对相同的训练符号，因此，在利用这个特点找到训练序列的起始位置，实现同步时，可提高计算同步位置的准确性，从而使设定的初始抽头系数与最优值接近，减少计算量和计算复杂度。

下面结合附图对本实施例中的同步器701和第一处理器702进行说明。

假设从发射机接收到的数据信号为两个偏振态上的信号为r_x和r_y，该信号r_x和r_y是经过采样后的信号，可用一系列采样值表示，例如，m个采样点，m为大于等于1的整数，采样点序数为1～m，这里下标x/y表示两个偏振态。

图8是图7的同步器的结构图。

如图8所示，同步器702包括：第一相关计算器801、第一求模平方器802、第一加权平均器803和第二处理器804；其中，

第一相关计算器801，根据该训练符号的长度N_f、训练符号的个数、以及该循环前缀和循环后缀的长度L_cp，计算从每个采样点开始的在每个偏振态上的n段长度为2N_f的采样值的前N_f个采样值与后N_f个采样值之间的相关值；

第一求模平方器802，用于计算该相关值的模的平方；

第一加权平均器803，用于利用两个偏振态上的该相关值的模的平方对预定采样点序数作加权平均，以获得该训练序列的起始位置；其中，该预定采样点序数是指该相关值的模的平方大于最大的相关值的模的平方的α倍的采样点序数，α为大于(n-1)/n小于1的正数，通常可取0.9，但不限于该值，可以为满足上述条件的任意值；

第二处理器804，用于根据该起始位置和该训练序列的长度（或者N_f和L_cp）确定该训练序列在接收到的该数据信号中的位置。

以下分别对同步器702的各个组成部分进行说明。

在第一相关计算器801中，可采用公式（3x）和（3y）来计算相关值，公式如下：

$a_x\left(i\right)=\underset{k=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=2{\mathrm{kN}}_t}{\overset{{2\mathrm{kN}}_t+N_f-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_x(i+j)r_x^{*}(i+j+N_f)---\left(3x\right)$

$a_y\left(i\right)=\underset{k=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=2{\mathrm{kN}}_t}{\overset{{2\mathrm{kN}}_t+N_f-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_y(i+j)r_y^{*}(i+j+N_f)---\left(3y\right)$

在上述公式（3x）和（3y）中，i表示第i个采样点，即采样点序数，取值为正整数；a_x(i)和a_y(i)表示以第i个采样点为起始位置计算出的在x和y偏振态上的相关值；k表示第k段，取值为0到n-1；括号内的变量(i+j)和(i+j+N_f)表示采样点序数；“*”表示复共轭；r_x和r_y表示两个偏振态上的接收信号；N_t、N_f的含有如上述实施例1所述，此处不再赘述。

在第一求模平方器802中，根据第一相关计算器801的计算结果计算相关值的模的平方，可利用公式（4x）和（4y）：

P_x(i)＝|a_x(i)|²（4x）

P_y(i)＝|a_y(i)|²（4y）

在上述公式（4x）和（4y）中，P_x(i)和P_y(i)表示相关值的模的平方。

在第一加权平均器803中，根据第一求模平方器802获得的两个偏振态上的相关值的模的平方来确定训练序列的起始位置。其中可将P_x(i)和P_y(i)最大值对应的采样点序数“i”作为起始位置。但是考虑到噪声的影响，在本发明实施例中，第一加权平均器803利用两个偏振态上的该相关值的模的平方P_x(i)和P_y(i)对预定采样点序数作加权平均，以获得该训练序列的起始位置，可采样以下两种方式来计算起始位置：

例1：分别计算两个偏振态上的起始位置，可采用如下公式（5x）和（5y）来计算：

$i_x={\mathrm{\Σ}}_{i\∈A_x}{\mathrm{iP}}_x\left(i\right)/{\mathrm{\Σ}}_{i\∈A_x}{P}_x\left(i\right)---\left(5x\right)$

$i_y={\mathrm{\Σ}}_{i\∈A_y}{\mathrm{iP}}_y\left(i\right)/{\mathrm{\Σ}}_{i\∈A_y}{P}_y\left(i\right)---\left(5y\right)$

在上述公式中，A_x和A_y表示相关值的模的平方大于其峰值的α倍的采样点序数的集合，可用如下公式（6x）和（6y）表示：

A_x＝{i|P_x(i)＞α·max(P_x(i))}（6x）

A_y＝{i|P_y(i)＞α·max(P_y(i))}（6y）

在公式（6x）和（6y）中，α是大于(n-1)/n且小于1的正数，例如0.9。

由上述实施例可知，通过上述公式（5x）和（5y）加权平均获得的起始位置比取“P_x(i)和P_y(i)”的最大值对应的采样点序数确定的起始位置更准确。

在本实施例中，由于在光纤中存在偏振模色散，计算出的起始位置i_x和i_y不一定相同，为了更加明确训练序列在接收信号中的位置，得到一个统一的起始位置。在这种情况下，第一加权平均器803进一步将每个偏振态上的起始位置的平均值作为统一的起始位置。

即将i_x和i_y的平均值i_s作为起始位置，用公式（7）表示为：

$i_{s1}=\mathrm{round}\left(\frac{i_x+i_y}{2}\right)---\left(7\right)$

在公式（7）中，round(·)表示四舍五入，i_s1是一个整数，表示接收信号的第i_s1个采样值是公式（2x）和（2y）中s_x，1和s_y，1的第一个采样值。

例2，不分别计算两个偏振态上的起始位置，而利用两个偏振态上计算出的相关值的模的平方,用如下公式（8）来计算统一的起始位置：

$i_{s2}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i\∈A_x}{\mathrm{iP}}_x\left(i\right)+{\mathrm{\Σ}}_{i\∈A_y}{\mathrm{iP}}_y\left(i\right)}{{\mathrm{\Σ}}_{i\∈A_x}{P}_x\left(i\right)+{\mathrm{\Σ}}_{i\∈A_y}{P}_y\left(i\right)}---\left(8\right)$

在公式（8）中，A_x和A_y、P_x(i)和P_y(i)的意义如上述所述。以下将上述两种实施例确定的起始位置用“i_s”表示。

在第二处理器804中，在第一加权平均器803确定了该训练序列的起始位置i_s后，第二处理器804可根据该起始位置和该训练序列的长度（或者N_f和L_cp）确定该训练序列在该数据信号中的位置。

其中，第二处理器804根据该起始位置、以及N_f和L_cp可取出与各训练符号(共2n个训练符号)相对应的N_f个采样值，如(9x)和（10x）、(9y）和（10y）所示：

与第i个训练符号（i＝1,2…2n）对应的长度为N_f的采样值序列为：

当i为奇数时：

r_x,i＝r_x(i_s+m_i：i_s+N_f-1+m_i)（9x）

r_y,i＝r_y(i_s+m_i：i_s+N_f-1+m_i)（9y）

当i为偶数时：

r_x,i＝r_x(i_s+N_f+m_i：i_s+2N_f-1+m_i)（10x）

r_y,i＝r_y(i_s+N_f+m_i：i_s+2N_f-1+m_i)（10y）

在上式（9x）和（9y）、（10x）和（10y）中：

下标i表示与第i个训练符号相对应，ceil(·)表示向上取整。

另外上述公式（9x）和（9y）、（10x）和（10y）中括号里的变量表示采样点序数，而下标i表示与第i个训练符号相对应（i＝1,2…2n），即r_x，i和r_y，i是与公式(2x)和（2y）中的训练符号s_x，i、s_y，i对应的接收信号，它们是长度为N_f的向量。冒号“：”表示从多少到多少，例如，a：b，表示从a到b，即a,a+1,…b-1,b，a和b都是整数。

由上述实施例可知，通过同步器702完成同步，因为有n对相同的训练符号可以利用，可提高计算起始位置的准确性。

在本实施例中，在同步器702确定了训练序列的位置后，第一处理器703可根据接收的数据信号和训练序列，设定均衡器的初始抽头系数。

因为FIR抽头数L_F一般比较多，对于双偏振系统，在时域求最小均方误差解时会遇到一个2L_F阶矩阵的求逆，计算复杂度较高。由于时域的卷积等价于频域乘法，因此可将时域信号转换为频域信号，先设定频域的初始抽头系数，然后将频域的初始抽头系数转换为时域的初始抽头系数。

图9是图7中第一处理器的结构图。如图9所示，第一处理器703包括变换器901、计算器902和处理器903；其中，

变换器901，用于将接收到的信号变换到频域；

系数计算器902，用于利用接收到的信号和该训练序列计算频域的系数；

处理器903，对该频域的系数进行变换得到时域均衡器的初始抽头系数。

以下举例说明利用最小均方差误差法设定均衡器的初始抽头系数的过程。

例如，对于频域均衡器输入和输出的关系可通过对公式(1)作快速傅立叶变换（FFT）得到，即：

与公式(1)的式不同之处是，这里带的表示频域信号，这样，公式（1）中的卷积变成了乘法。频域均衡只需在每个频点处求一个2阶矩阵作为频域均衡器的系数。这避开了高阶矩阵的求逆运算，复杂度较低。

对于训练符号的每一个频点，发射机在该频点上发送的发送数据可表示为：

在变换器901中，变换器901将接收到的信号变换到频域，表示为：

在公式（18）中，是与s_x，i、s_y，i对应的时域信号r_x,i和r_y,i的傅立叶变换。

对于每一个频点，待求系数矩阵是：

上述T和R都是2×2n的矩阵。

系数计算器902用最小均方误差法求得公式（19）的系数矩阵：

W＝TR^H(RR^H)^-1(20)

在公式（20）中上标“H”表示共轭转置操作。

系数计算器902计算出来的系数为均衡器的频域上的初始抽头系数

处理器903对该频域的系数进行变换得到时域均衡器的初始抽头系数w_xx,w_yx,w_xy,w_yy。

其中，在系数计算器902中得到每个频点上2×2系数矩阵后，处理器903对 作逆傅立叶变换（IFFT），就得到时域的系数w_xx,w_yx,w_xy,w_yy，它们都是长度为N_f的向量。这四个时域的系数可直接（或作适当截断后）作为均衡器的初始抽头系数，例如作为如图2所示的蝶形FIR滤波器的初始抽头系数。

因为系数计算器902利用公式（20)计算初始抽头系数时，已让均衡器（FIR滤波器）的输出尽可能接近发送信号，所以用计算出的系数可以近似地补偿信道损伤。而且得到这个系数没有迭代收敛的过程，可以在较短的时间内完成。在这个初始抽头系数的基础上，可以再使用迭代更新的方法进一步优化抽头系数，也可以作其它的数字信号处理。

由上述实施例可知，该训练序列有利于抽头系数的计算，即1）训练符号中使用的CAZAC序列在每个频点上的功率相同，所以计算初始抽头系数时对不同的频点是公平的；2）训练序列中包括不同的训练符号，不同的训练符号为计算系数提供了不同的数据样本，这让基于最小均方误差准则的计算结果更加准确；3）训练序列中也包含相同的训练符号，虽然相同的训练符号提供的是相同的数据样本，但其上叠加的噪声样本不同，根据相同的训练符号计算系数时，相当于对系数有一个平均效果，这对噪声有抑制作用。

实施例3

图10是本发明实施例3的系数确定装置结构图。如图10所示，该装置1000包括：同步器1001和第一处理器1002，或者还包括第一接收器1003，其作用与实施例2类似，此处不再赘述。

在本实施例中，在同步器1001进行同步之后，考虑到本振激光器和发射机中的激光器之间一般有一定的频差（MHz-GHz量级），当频差较大时，会影响初始抽头系数的计算，所以在本实施例中先估计出频差，并在计算初始抽头系数之前将频差进行补偿，并且第一处理器1002根据频差补偿后的信号设定初始抽头系数，使得该初始抽头系数的设定更加准确。

在这种情况下，系数确定装置1000还包括频差补偿器1004，频差补偿器1004对接收到的数据信号的频差进行估计和补偿。这样第一处理器1002进一步用于根据频差补偿器1003补偿后的数据信号和训练序列来设定均衡器的初始抽头系数。以下结合附图对本发明实施例的频差补偿器1003进行说明。

图11是图10中频差补偿器的结构图。如图11所示，频差补偿器1004包括：第一频差估计器1101、第一频差补偿器1102、第一变换器1103、第一功率计算器1104、第二频差估计器1105和第二频差补偿器1106；其中，

第一频差估计器1101，用于利用对应于训练序列的起始位置的相关值、该训练符号的长度、以及采样时间间隔计算第一频差；

第一频差补偿器1102，用于利用该第一频差对接收到的该数据信号进行第一频差补偿；

第一变换器1103，用于将与该训练序列对应的时域信号变换到频域；

第一功率计算器1104，用于计算训练序列在每个频点上的功率；

第二频差估计器1105，用于根据计算出的功率、该训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差；

第二频差补偿器1106，用于根据该第二频差对进行该第一频差补偿后的信号进行第二频差补偿。

以下结合具体的公式进行说明：

在本实施例中，第一频差估计器1101可采用公式（21）来计算第一频差f₁：

f₁＝(arg(a_x(i_s))+arg(a_y(i_s)))/(4πN_f·dt)(21)

在公式（21）中，dy＝1/f_s是采样时间间隔；arg(·)是取幅角运算，其值域是[-π,π]，因此，公式(21)估计出的第一频差f₁在[-df/2,df/2]内，df＝1/(N_f·dt)是频域分辨率，即相邻频点的频率间隔。

第一频差补偿器1102利用第一频差估计器1101估计的第一频差f₁对接收信号进行第一频差补偿，补偿后的信号表示为：

r_x′(i)＝r_x(i)exp(-j2πf₁·idt)（22x）

r_y′(i)＝r_y(i)exp(-j2πf₁·idt)（22y）

与实施例2的公式（9x）和（9y）、（10x）和（10y）类似，可以从r_x′(i)和r_y′(i)得到r′_x,i(i)和r′_y,i(i)，其是与训练符号s_x，i，s_y,i相对应的长度为N_f的向量。

在实际频差的绝对值大于df/2时，会超出公式(21)的估计范围。根据arg(·)的性质和公式(21)式可知，真实频差和第一频差f₁的差是df的整数倍，将该频差记作f₂。

如图4所示，训练序列的频谱两侧有一些频点是用零填充的，用数据填充的部分占据频谱的中段。已知携带数据的频点共有N_d个，用零填充的频点有N_f-N_d个，且第一个携带数据的频点是N_f个频点中的第n₁个。根据上述信息，可以根据r′_x,i和r′_y,i的频谱估计出第二频差f₂。以下详细说明估计第二频差f₂的过程。

首先，第一变换器1103将与该训练序列对应的时域信号变换到频域；

例如第一频差补偿后的接收信号在时域表示为r′_x,i和r′_y，i，进行FFT转换为频域上的信号，表示为

其次，第一功率计算器1104计算训练序列在每个频点上的功率；其中可采用公式（23）计算功率

在公式（23）中，i表示训练符号，取值范围是1到2n，n为大于1的整数；求和是对2n个训练符号求和，仍是一个长度为N_f的向量，表示训练符号在各频点上的功率。

第二频差估计器1105根据下式（24）可以求出第二频差f₂：

f₂＝(i_max-n₁)·df（24）

在公式（24）中，i_max是使取最大值时的i，表示的第i个到第i+N_d-1个频点上的值，sum(·)是求和运算。

第二频差补偿器1106根据第二频差估计器1105估计出的第二频差f₂，对已经补偿了第一频差f₁的信号（r_x′(i)和r_y′(i)）再进行第二频差f₂的补偿，最终得到补偿了全部频差后的信号（r_x″(i)和r_y″(i)）；其中利用公式（25x）和（25y）来获得补偿第二频差后的信号。

r_x″(i)＝r_x'(i)exp(-j2πf₂·idt)（25x）

r_y″(i)＝r_y'(i)exp(-j2πf₂·idt)（25y）

由上述可知，频差估计结果为第一频差f₁和第二频差f₂之和，用公式表示为：

f_total＝f₁+f₂（26）

公式（26）给出的频差可以为接收机中的频差估计器提供一个比较好的参考值。

在通过图11所示的频差补偿器对接收信号进行补偿后，在第一处理器1003中，利用补偿后的接收信号和训练序列设定均衡器的初始抽头系数，第一处理器1003设定初始抽头系数的方法与实施例2中的第一处理器703的方法类似，不同之处在于公式（18）的接收信号为经过二次补偿后的信号，表示为：

对于设定初始抽头系数的方法与实施例2类似，此处不再赘述。

以下结合图10的结构图、以下的流程图对本发明实施例3的系数确定方法进行说明。

图12是本发明实施例3的系数确定方法流程图，包括：

步骤1201，接收发射机发送的设置有训练序列的数据信号；

在本实施例中，第一接收器1001接收发射机发送的设置有训练序列的数据信号，该训练序列的结构如实施例1、图4所述，此处不再赘述。

步骤1202，查找该训练序列在该数据信号中的位置；

在本实施例中，同步器1002确定该训练序列在该数据信号中的位置，具体的同步方法与实施例2类似，以下参照附图13所示的流程对同步方法进行说明，此处不在赘述。步骤1203，对频差进行估计和补偿；

在本实施例中，频差补偿器1003可对频差进行补偿，与实施例2类似，以下参照附图14所示的流程对频差补偿方法进行说明，此处不在赘述。

步骤1204，根据补偿后的数据信号和该训练序列，设定均衡器的初始抽头系数；

其中，第一处理器1004根据补偿后的数据信号和训练序列来设定均衡器的初始抽头系数，可采用如下方式：

将频差补偿后的信号变换到频域；利用频差补偿后的信号和该训练序列计算频域的系数；对该频域的系数进行变换得到时域均衡器的初始抽头系数；

具体设定初始抽头系数的方式如实施例2和3所述，具体可采用公式（16x）和（16y）到公式（17）、（27）、公式（19）和（20），此处不再赘述。

由上述实施例2可知，步骤1201和步骤1203为可选步骤。

图13是同步方法流程图，如图13所示，包括：

步骤1301，根据训练符号的长度、训练符号的个数、循环前缀和循环后缀的长度，计算从每个采样点开始的在每个偏振态上的n段长度为2N_f的采样信号的前N_f个采样信号与后N_f个采样信号的相关值；

其中，第一相关计算器801可采用上述公式（3x）和（3y）来计算该相关值。

步骤1302，计算该相关值的模的平方；

其中，第一求模平方器802可利用公式（4x）和（4y）来计算该相关值的模的平方。

步骤1303，利用该相关值的模的平方对预定采样点序数作加权平均，以获得该训练序列的起始位置；其中，该预定采样点序数是指该相关值的模的平方大于最大的相关值的模的平方的α倍的采样点序数，α为大于(n-1)/n，小于1的正数；

其中，第一加权平均器803利用公式（5x）和（5y）、（6x）和（6y）、或者还包括公式（7）来进行加权平均；或者利用公式（8）进行加权平均。

步骤1304，根据该起始位置和该训练序列的长度确定该训练序列在接收到的信号中的位置；

其中，第一处理器804可利用公式（9x）和（9y）或（10x）和（10y）来确定。

图14是频差补偿方法流程图，如图14所示，包括：

步骤1401，利用对应于训练序列的起始位置的相关值、该训练符号的长度、以及采样时间间隔计算第一频差；

其中，第一频差估计器1101可利用公式（21）估计第一频差。

步骤1402，利用该第一频差对接收到的该数据信号进行第一频差补偿；

其中，第一频差补偿器1102可利用该第一频差采用现有的任何一种方式进行第一频差补偿，如利用（22x）和（22y）的公式进行频差补偿。

步骤1403，将与该训练序列对应的时域信号变换到频域；

其中，第一变换器1103进行该变换，可采用现有的任何一种方法，此处不再赘述。

步骤1404，计算第一频差补偿后的训练序列在每个频点上的功率；

其中，第一功率计算器1104可利用任一种方法计算功率，如采用公式（23）计算该功率。

步骤1405，根据计算出的功率、该训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差；

其中，第二频差估计器1105可采用公式（24）来估计该第二频差。

步骤1406，根据该第二频差对进行该第一频差补偿后的信号进行第二频差补偿；

其中，第二频差补偿器1106可采用现有的任何一种方式进行频差补偿，如采用公式（25x）和（25y）进行频差补偿。

由上述实施例可知，训练序列有利于频差的估计，表现在以下方面：1)第一频差f₁是根据相关值估计的，训练序列中包含n对相同的训练符号可利用，这有利于提高估计精度；2）训练符号使用了CAZAC序列，在不同的频点上的功率是相同的，而在谱的两侧是填零频点，这让根据训练符号在各频点上的功率估计第二频差f₂的方法更可靠，且估计范围很大；3）第一频差f₁的估计范围正好和频域分辨率（相邻频点的间隔）相等，这使得对频差的两步估计可以无缝地衔接起来，没有盲区。

训练序列有利于抽头系数的计算，表现为：1）训练符号中使用的CAZAC序列在每个频点上的功率相同，所以计算系数时对不同的频点是公平的；2）训练序列中包括不同的训练符号，不同的训练符号为计算系数提供了不同的数据样本，使得基于最小均方误差准则的计算结果更加准确；3）训练序列中也包含相同的训练符号，虽然相同的训练符号提供的是相同的数据样本，但其上叠加的噪声样本不同，根据相同的训练符号计算系数时，相当于对系数有一个平均效果，这对噪声有抑制作用。

实施例4

图15是本发明实施例4的均衡器的结构图。如图15所示，均衡器1500包括：第三处理器1501和第四处理器1502；其中，

第三处理器1501，确定该均衡器的初始抽头系数，该第三处理器1501可为实施例2或3的系数确定装置700或1000，此处不再赘述。

第四处理器1502，利用第三处理器1501确定的初始抽头系数、或者利用该初始抽头系数和按照一定比例分布在发射机发送的数据信号中的其他训练序列来更新抽头系数，对接收信号进行均衡处理。

以下结合附图15和以下流程图16对均衡方法进行说明。

图16是实施例4的均衡方法流程图。如图16所示，包括：

步骤1601，设定均衡器的初始抽头系数；

其中，可采用实施例2和3所述的方法确定该初始抽头系数，此处不再赘述。

步骤1602，利用该初始抽头系数来更新抽头系数、或者利用该初始抽头系数和按照一定比例分布在发射机发送的数据信号中的其他训练序列来更新抽头系数，对接收信号进行均衡处理；

在本实施例中，在利用该初始抽头系数来更新抽头系数，对接收信号进行均衡处理时，可采用现有的任何一种方法，如恒模算法（CMA）或最小均方误差法(LMS)；

在另一个实施例中，如上述实施例所述，可利用本发明实施例中的训练序列，如图4所示的训练序列TS得到一个接近最优值的初始抽头系数；另外，如图17所示，在承载数据（payloaddata）中，还周期性地插入了一些较短的其它训练序列（用T表示）；这样，可根据这些训练序列T对初始抽头系数作更新。

例如，训练序列T对应的符号采用相位调制（比如QPSK,8PSK等），而承载数据可使用任何调制格式，可以是非恒模的（比如8QAM,16QAM等）。因为只通过训练序列T来更新抽头系数，可以使用常规的恒模算法（CMA），这使抽头系数的更新与承载数据的调制格式无关。该方案适合用于调制格式可变或采用了高阶非恒模调制格式的相干光通信系统，优点是对于不同的调制格式可以用同样的算法来更新均衡器系数。

由上述实施例可知，由于训练序列中包含n对相同的训练符号，因此，在利用这个特点找到训练序列的起始位置，实现同步时，可提高计算同步位置的准确性，从而使设定的初始抽头系数与最优值接近，在该初始抽头系数的基础上，进一步更新抽头系数，减少计算量和计算复杂度。

实施例5

本发明实施例提供一种同步器，用于查找接收到的数据信号中训练序列的位置，

其具体的构成可采用实施例2图8所示的同步器实现，同步方法如图13所示，其内容合并于此，此处不再赘述。

实施例6（频差补偿器）

本发明实施例提供一种频差补偿器，用于进行频差估计和补偿，其具体构成可采用实施例2的图11所示的频差补偿器实现，其频差估计和补偿方法如图14所示，其内容合并于此，此处不再赘述。

实施例7

图18是本发明施例7的频差估计器的结构图。如图18所示，包括：第一频差估计器1801、第一变换器1802、第一功率计算器1803和第二频差估计器1804；其中，

第一频差估计器1801用于利用对应于训练序列的起始位置的相关值、该训练符号的长度、以及采样时间间隔计算第一频差；第一变换器1802用于将与该训练序列对应的时域信号变换到频域；第一功率计算器1803用于计算训练序列在每个频点上的功率；第二频差估计器，用于根据计算出的功率、该训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差。

上述实施例中，各个组成的作用参见图11所示的频差补偿器，此处不再赘述。

实施例8

本发明实施例提供一种接收机，该接收机包括以下部分之一或一个以上：

上述实施例2和3系数确定装置，实施例4的均衡器，实施例5所述的同步器，实施例6所述的频差补偿器、实施例7所述的频差估计器。

图19是本发明实施例8的接收机结构示意图。如图19所示，接收机包括相干检测单元1901、模数转换单元1902、均衡器1903以及数据恢复单元1904，其中：相干检测单元1901对输入信号进行相干检测；模数转换单元302对相干检测单元1901输出的信号进行模数转换。均衡器1903中的自适应均衡器可以通过上述实施例4的均衡器来实现，其内容被合并于此，在此不再赘述。数据恢复单元1904对均衡器303补偿后的信号进行数据恢复。

在本实施例中，相干检测单元1901、模数转换单元1902、数据恢复单元1904都可以通过现有的结构和功能来实现，本发明实施例并不以此作为限制。

在另一个实施例中，均衡器1903中的自适应均衡器可采用现有的任何一种均衡器，如图2所示的蝶形滤波器，但该均衡器的初始抽头系数的设定采用了上述实施例的系数确定装置，其具体结构可通过实施例2和3实现，其内容合并于此，此处不再赘述。如图20所示，其中均衡器采用现有的任何一种结果实现。

在另一个实施例中，该接收机还可包括实施例5所述的同步器，或者实施例6所述的频差补偿器、或者实施例7所述的频差估计器，供接收机利用该相关的信息对接收到的信号作进一步处理，此处不再赘述。

实施例9

本发明实施例提供一种通信系统，包括发射机2101和接收机2102；其中所述接收机为实施例8所述的接收机，其内容被合并于此，此处不再赘述。

发射机可为实施例1所述的发射机，其内容被合并于此，此处不再赘述。

图22是本发明实施例9中发射机2101的结构示意图。如图22所示，发射机2101包括：信号生成器2201、数模转换单元2203以及光调制器单元2204，其中：

信号生成器2201根据发送数据生成数字信号，训练序列插入单元2202，在生成的数字信号中插入如上述实施例所述的训练序列。数模转换单元403对所述数字信号进行数模转换。光调制器单元404以该数模转换单元转换后的信号作为调制信号对光进行调制。

在本实施例中，训练序列插入单元2202相当于图3中的第六处理器，在已生成的数据信号中插入训练序列；数模转换单元2203、光调制器单元2204相当于图3中的发送器，此外，还可包括信号发生器2201，用来生成数据信号，上述部件都可以通过现有的结构和功能来实现，本发明实施例并不以此作为限制。

关于包括以上多个实施例的实施方式，还公开下述的附记。

附记1、一种系数确定装置，所述装置包括：

同步器，所述同步器用于在从发射机接收到的设置有训练序列的信号中查找所述训练序列在接收到的信号中的位置；

第一处理器，所述第一处理器用于根据接收到的信号和训练序列，设定均衡器的初始抽头系数；

其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在所述n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数。

附记2、根据附记1所述的装置，其中，所述训练序列还满足以下条件的其中之一或一个以上：

所述训练序列与承载数据之间具有保护间隔；

不同对训练符号之间具有低互相关；

在两个偏振态上属于不同对训练符号但位于同一频点的数据不相关；

所述训练序列的训练符号从恒模零自相关序列族中选择；

所述训练序列的训练符号的长度为质数。

附记3、根据附记1或2所述的装置，其中，所述同步器包括：

第一相关计算器，所述第一相关计算器用于根据所述训练符号的长度N_f、训练符号的个数、以及所述循环前缀和循环后缀的长度，计算从每个采样点开始的在每个偏振态上的n段长度为2N_f的采样值的前N_f个采样值与后N_f个采样值的相关值；

第一求模平方器，所述第一求模平方器用于计算所述相关值的模的平方；

第一加权平均器，所述第一加权平均器用于利用两个偏振态上的所述相关值的模的平方对预定采样点序数作加权平均，以获得所述训练序列的起始位置；其中，所述预定采样点序数是指所述相关值的模的平方大于最大的相关值的模的平方的α倍的采样点序数，α的取值范围在(n-1)/n到1之间；

第二处理器，所述第二处理器用于根据所述起始位置、所述训练符号长度N_f、以及所述循环前缀和循环后缀的长度确定所述训练序列在接收到的所述信号中的位置。

附记4、根据附记1至3的任一项附记所述的装置，其中，所述装置还包括：频差补偿器，所述频差补偿器用于对接收到的信号的频差进行估计和补偿；

并且所述第一处理器进一步用于根据所述频差补偿器补偿后的数据信号和训练序列来设定均衡器的初始抽头系数。

附记5、根据附记4所述的装置，其中，所述频差补偿器包括：

第一频差估计器，所述第一频差估计器用于利用对应于训练序列的起始位置的相关值、所述训练符号的长度、以及采样时间间隔计算第一频差；

第一频差补偿器，所述第一频差补偿器用于利用所述第一频差对接收到的所述数据信号进行第一频差补偿；

第一变换器，所述第一变换器用于将与所述训练序列对应的时域信号变换到频域；

第一功率计算器，所述第一功率计算器用于计算训练序列在每个频点上的功率；

第二频差估计器，所述第二频差估计器用于根据计算出的功率、所述训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差；

第二频差补偿器，所述第二频差补偿器用于根据所述第二频差对进行所述第一频差补偿后的信号进行第二频差补偿。

附记6、一种均衡器，所述均衡器包括：

第三处理器，所述第三处理器用于确定所述均衡器的初始抽头系数，所述第三处理器为附记1-5的任一项附记所述的系数确定装置；

第四处理器，所述第四处理器利用所述第三处理器确定的初始抽头系数、或者利用所述初始抽头系数和按照一定比例分布在发射机发送的数据信号中的其他训练序列来更新抽头系数，对接收信号进行均衡处理。

附记7、一种同步器，所述同步器包括：

第二相关计算器，所述第二相关计算器用于根据接收到的设有训练序列的信号、所述训练序列的训练符号的长度N_f、训练符号的个数、以及所述训练符号前后设置的循环前缀和循环后缀的长度，计算从每个采样点开始的在每个偏振态上的n段长度为2N_f的采样值的前N_f个采样值与后N_f个采样值的相关值；其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在所述n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数；

第二求模平方器，所述第二求模平方器用于计算所述相关值的模的平方；

第二加权平均器，所述第二加权平均器用于利用两个偏振态上的所述相关值的模的平方对预定采样点序数作加权平均，以获得所述训练序列的起始位置；其中，所述预定采样点序数是指所述相关值的模的平方大于最大的相关值的模的平方的α倍的采样点序数，α的取值范围在(n-1)/n到1之间；

第五处理器，所述第五处理器用于根据所述起始位置、所述训练符号的长度、以及所述循环前缀和循环后缀的长度确定所述训练序列在所述数据信号中的位置。

附记8、一种频差补偿器，包括：

第三频差估计器，所述第三频差估计器用于利用接收到的设有训练序列的信号中对应于所述训练序列的起始位置的相关值、所述训练序列的训练符号的长度N_f、以及采样时间间隔计算第一频差；其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在所述n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数；

第三频差补偿器，所述第三频差补偿器用于利用所述第一频差对接收到的所述数据信号进行第一频差补偿；

第三变换器，所述第三变换器用于将与所述训练序列对应的时域信号变换到频域；

第二功率计算器，所述第二功率计算器用于计算训练序列在每个频点上的功率；

第四频差估计器，所述第四频差估计器用于根据计算出的功率、所述训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差；

第四频差补偿器，所述第四频差补偿器用于根据所述第二频差对进行所述第一频差补偿后的信号进行第二频差补偿。

附记9、一种频差估计器，包括：

第四频差估计器，所述第四频差估计器用于利用对应于训练序列的起始位置的相关值、所述训练符号的长度、以及采样时间间隔计算第一频差；

第四变换器，所述第四变换器用于将与所述训练序列对应的时域信号变换到频域；

第三功率计算器，所述第三功率计算器用于计算训练序列在每个频点上的功率；

第五频差估计器，所述第五频差估计器用于根据计算出的功率、所述训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差。

附记10、一种接收机，所述接收机包括附记1-5的任一项附记所述的系数确定装置、或者包括附记6所述的均衡器、或者附记7所述的同步器；或者附记8所述的频差补偿器、或者附记9所述的频差估计器。

附记11、一种发射机，所述发射机包括：

第六处理器，所述第六处理器用于在承载数据中插入训练序列；

发送器，所述发送器用于将设置有所述训练序列的承载数据向接收机发送；

其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在该n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数。

附记12、根据附记11所述的发射机，其中，所述训练序列还满足以下条件的其中之一或一个以上：

所述训练序列还满足以下条件的其中之一或一个以上：

所述训练序列与承载数据之间具有保护间隔；

不同对训练符号之间具有低互相关；

在两个偏振态上属于不同对训练符号但位于同一频点的数据之间不相关；

所述训练序列的训练符号从恒模零自相关序列族中选择；

所述训练序列的训练符号的长度为质数。

附记13、一种系数确定方法，所述方法包括：

在从发射机接收到的设置有训练序列的信号中查找所述训练序列在所述数据信号中的位置；

根据接收的数据信号和所述训练序列，设定均衡器的初始抽头系数；

其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在所述n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数。

附记14、根据附记13所述的方法，其中，所述训练序列还满足以下条件的其中之一或一个以上：

所述训练序列与承载数据之间具有保护间隔；

不同对训练符号之间具有低互相关；

在两个偏振态上属于不同对训练符号但位于同一频点的数据不相关；

所述训练序列的训练符号从恒模零自相关序列族中选择；

所述训练序列的训练符号的长度为质数。

附记15、根据附记13或14所述的方法，其中，所述查找所述训练序列在所述数据信号中的位置，包括：

根据所述训练符号的长度N_f、训练符号的个数、以及所述循环前缀和循环后缀的长度，计算以每个采样点为起始的在每个偏振态上的n段长度为2N_f的采样值的前N_f个采样值与后N_f个采样值的相关值；

计算所述相关值的模的平方；

利用两个偏振态上的所述相关值的模的平方对预定采样点序数作加权平均，以获得所述训练序列的起始位置；其中，所述预定采样点序数是指所述相关值的模的平方大于最大的相关值的模的平方的α倍的采样点序数，α的取值范围在(n-1)/n到1之间；

根据所述起始位置和所述训练序列的长度确定所述训练序列在所述接收信号中的位置。

附记16、根据附记13至15的任一项附记所述的方法，其中，在设定均衡器的初始抽头系数之前，所述方法还包括：对频差进行估计和补偿；

并且根据补偿后的数据信号和训练序列来设定均衡器的初始抽头系数。

附记17、根据附记16所述的方法，其中，所述对频差进行估计和补偿，包括：

利用对应于训练序列的起始位置的相关值、所述训练符号的长度、以及采样时间间隔计算第一频差；

利用所述第一频差对接收到的所述数据信号进行第一频差补偿；

将与所述训练序列对应的时域信号变换到频域；

计算第一频差补偿后的训练序列在每个频点上的功率；

根据计算出的功率、所述训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差；

根据所述第二频差对进行所述第一频差补偿后的信号进行第二频差补偿。

附记18、根据附记17所述的方法，其中，所述根据补偿后的数据信号和训练序列来设定均衡器的初始抽头系数，包括：

将频差补偿后的信号变换到频域；

利用频差补偿后的信号和所述训练序列计算频域的系数；

对所述频域的系数进行变换得到时域均衡器的初始抽头系数。

附记19、一种均衡方法，所述均衡方法包括：

利用附记13-18的任一项附记所述的方法确定均衡器的初始抽头系数；

利用所述初始抽头系数来更新抽头系数、或者利用所述初始抽头系数和按照一定比例分布在发射机发送的数据信号中的其他训练序列来更新抽头系数，对接收信号进行均衡处理。

附记20、一种同步方法，包括：

根据接收到的设有训练序列的数据信号中、所述训练序列的训练符号的长度N_f、训练符号的个数、以及所述训练符号前后设置的循环前缀和循环后缀的长度，计算从每个采样点开始在每个偏振态上的n段长度为2N_f的采样值的前N_f个采样值与后N_f个采样值的相关值；其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在所述n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数；

计算所述相关值的模的平方；

利用两个偏振态上的所述相关值的模的平方对预定采样点序数作加权平均，以获得所述训练序列的起始位置；其中，所述预定采样点序数是指所述相关值的模的平方大于最大的相关值的模的平方的α倍的采样点序数，α为大于(n-1)/n小于1的正数；

根据所述起始位置和所述训练序列的长度确定所述训练序列在所述数据信号中的位置。

附记21、一种频差补偿方法，包括：

利用接收到的设有训练序列的数据信号中、对应于所述训练序列的起始位置的相关值、所述训练符号的长度N_f、以及采样时间间隔计算第一频差；其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在所述n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数；

利用所述第一频差对接收到的所述数据信号进行第一频差补偿；

将与所述训练序列对应的时域信号变换到频域；

计算第一频差补偿后的训练序列在每个频点上的功率；

根据计算出的功率、所述训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差；

根据所述第二频差对进行所述第一频差补偿后的信号进行第二频差补偿。

附记22、一种频差估计方法，包括：

利用对应于训练序列的起始位置的相关值、所述训练符号的长度、以及采样时间间隔计算第一频差；

将与所述训练序列对应的时域信号变换到频域；

计算训练序列在每个频点上的功率；

根据计算出的功率、所述训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差。

附记23、一种数据发送方法，所述方法包括：

在承载数据中插入训练序列；

将设置有所述训练序列的承载数据向接收机发送；

其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在所述对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数。

附记24、根据附记23所述的方法，其中，所述训练序列还满足以下条件的其中之一或一个以上：

所述训练序列与承载数据之间具有保护间隔；

不同对训练符号之间具有低互相关；

在两个偏振态上属于不同对训练符号但位于同一频点的数据不相关；

附记25、根据附记23或24所述的方法，其中，所述训练序列的训练符号从恒模零自相关序列族中选择。

26、根据附记25所述的方法，其中，所述训练符号的长度为质数。

27、一种通信系统，包括发射机和接收机；

所述发射机为附记11或12所述的发射机；所述接收机为附记10所述的接收机。

本发明以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种系数确定装置，所述装置包括：

同步器，所述同步器用于在从发射机接收到的设置有训练序列的信号中查找所述训练序列的位置；

第一处理器，所述第一处理器用于根据接收到的信号和训练序列，设定均衡器的初始抽头系数；

其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在所述n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数；

其中，所述同步器包括：

第一相关计算器，所述第一相关计算器用于根据所述训练符号的长度N_f、训练符号的个数、以及所述循环前缀和循环后缀的长度，计算从每个采样点开始的在每个偏振态上的n段长度为2N_f的采样值的前N_f个采样值与后N_f个采样值的相关值；

第一求模平方器，所述第一求模平方器用于计算所述相关值的模的平方；

第一加权平均器，所述第一加权平均器用于利用两个偏振态上的所述相关值的模的平方对预定采样点序数作加权平均，以获得所述训练序列的起始位置；其中，所述预定采样点序数是指所述相关值的模的平方大于最大的相关值的模的平方的α倍的采样点序数，α的取值范围在(n-1)/n到1之间；

第二处理器，所述第二处理器用于根据所述起始位置、所述训练符号长度N_f、以及所述循环前缀和循环后缀的长度确定所述训练序列在接收到的所述信号中的位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述训练序列还满足以下条件的其中之一或一个以上：

所述训练序列与承载数据之间具有保护间隔；

不同对训练符号之间具有低互相关；

在两个偏振态上属于不同对训练符号但位于同一频点的数据不相关；

所述训练序列的训练符号从恒模零自相关序列族中选择；

所述训练序列的训练符号的长度为质数。

3.根据权利要求1至2的任一项权利要求所述的装置，其中，所述装置还包括：频差补偿器，所述频差补偿器用于对接收到的所述信号的频差进行估计和补偿；

并且所述第一处理器进一步用于根据所述频差补偿器补偿频差后的信号和训练序列来设定均衡器的初始抽头系数。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述频差补偿器包括：

第一频差估计器，所述第一频差估计器用于利用对应于训练序列的起始位置的相关值、所述训练符号的长度、以及采样时间间隔计算第一频差；

第一频差补偿器，所述第一频差补偿器用于利用所述第一频差对接收到的所述信号进行第一频差补偿；

第一变换器，所述第一变换器用于将与所述训练序列对应的时域信号变换到频域；

第一功率计算器，所述第一功率计算器用于计算训练序列在每个频点上的功率；

第二频差估计器，所述第二频差估计器用于根据计算出的功率、所述训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差；

第二频差补偿器，所述第二频差补偿器用于根据所述第二频差对进行了所述第一频差补偿后的信号进行第二频差补偿。

5.一种均衡器，所述均衡器包括：

第三处理器，所述第三处理器用于确定所述均衡器的初始抽头系数，所述第三处理器为权利要求1-4的任一项权利要求所述的系数确定装置；

第四处理器，所述第四处理器利用所述第三处理器确定的初始抽头系数、或者利用所述初始抽头系数和按照一定比例分布在发射机发送的数据信号中的其他训练序列来更新抽头系数，对接收信号进行均衡处理。

6.一种同步器，所述同步器包括：

第二相关计算器，所述第二相关计算器用于根据接收到的设有训练序列的信号、所述训练序列的训练符号的长度N_f、训练符号的个数、以及所述训练符号前后设置的循环前缀和循环后缀的长度，计算从每个采样点开始的在每个偏振态上的n段长度为2N_f的采样值的前N_f个采样值与后N_f个采样值的相关值；其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在所述n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数；

第二求模平方器，所述第二求模平方器用于计算所述相关值的模的平方；

第二加权平均器，所述第二加权平均器用于利用两个偏振态上的所述相关值的模的平方对预定采样点序数作加权平均，以获得所述训练序列的起始位置；其中，所述预定采样点序数是指所述相关值的模的平方大于最大的相关值的模的平方的α倍的采样点序数，α的取值范围在(n-1)/n到1之间；

第五处理器，所述第五处理器用于根据所述起始位置、所述训练符号的长度、以及所述循环前缀和循环后缀的长度确定所述训练序列在所述信号中的位置。

7.一种频差补偿器，包括：

第三频差估计器，所述第三频差估计器用于利用接收到的设有训练序列的信号中对应于所述训练序列的起始位置的相关值、所述训练序列的训练符号的长度N_f、以及采样时间间隔计算第一频差；其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在所述n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数；

第三频差补偿器，所述第三频差补偿器用于利用所述第一频差对接收到的所述信号进行第一频差补偿；

第三变换器，所述第三变换器用于将与所述训练序列对应的时域信号变换到频域；

第二功率计算器，所述第二功率计算器用于计算训练序列在每个频点上的功率；

第四频差估计器，所述第四频差估计器用于根据计算出的功率、所述训练序列的频谱上填充数据的频点和填零频点的位置来计算第二频差；

第四频差补偿器，所述第四频差补偿器用于根据所述第二频差对进行所述第一频差补偿后的信号进行第二频差补偿。

8.一种接收机，所述接收机包括权利要求1-4的任一项权利要求所述的系数确定装置、或者包括权利要求5所述的均衡器、或者权利要求6所述的同步器；或者权利要求7所述的频差补偿器。

9.一种发射机，所述发射机包括：

第六处理器，所述第六处理器用于在承载数据中插入训练序列；其中，在每个偏振态上，所述训练序列包括n对训练符号，在该n对训练符号中，同一对训练符号相同，不同对训练符号不同；在每对训练符号前后分别设有循环前缀和循环后缀；n为大于1的整数；

发送器，所述发送器用于将设置有所述训练序列的数据向接收机发送，以便所述接收机根据所述训练符号的长度N_f、训练符号的个数、以及所述循环前缀和循环后缀的长度，计算从每个采样点开始的在每个偏振态上的n段长度为2N_f的采样值的前N_f个采样值与后N_f个采样值的相关值；并计算所述相关值的模的平方，以及利用两个偏振态上的所述相关值的模的平方对预定采样点序数作加权平均，以获得所述训练序列的起始位置；根据所述起始位置、所述训练符号长度N_f、以及所述循环前缀和循环后缀的长度确定所述训练序列在接收到的所述承载数据中的位置；并根据接收到的数据和训练序列，设定均衡器的初始抽头系数，其中，所述预定采样点序数是指所述相关值的模的平方大于最大的相关值的模的平方的α倍的采样点序数，α的取值范围在(n-1)/n到1之间。