一種應(yīng)用于dqpsk系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償模塊及其補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償模塊及其補(bǔ)償方法，方法為：對(duì)矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的虛實(shí)部進(jìn)行同比例放大的預(yù)處理；連續(xù)N個(gè)數(shù)據(jù)為一組的分組數(shù)據(jù)按先后順序，先對(duì)相位預(yù)補(bǔ)償量值初始值為0的第一組數(shù)據(jù)進(jìn)行相位預(yù)補(bǔ)償，然后對(duì)下組數(shù)據(jù)預(yù)補(bǔ)償，每組矢量信號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)補(bǔ)償過程中采用相位放大和歸一化運(yùn)算計(jì)算得到殘余的相位噪聲大小，對(duì)N個(gè)相位數(shù)據(jù)求平均，并除以四，獲得殘余相位偏移值，利用殘余相位偏移值對(duì)預(yù)補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)進(jìn)行殘余相位噪聲補(bǔ)償，當(dāng)前數(shù)據(jù)組的殘余相位偏移值與預(yù)補(bǔ)償相位值相力口，作為對(duì)下一組N個(gè)數(shù)據(jù)的進(jìn)行相位補(bǔ)償?shù)南辔活A(yù)補(bǔ)償值；本發(fā)明方法和裝置針對(duì)DQPSK系統(tǒng)由于光源的線寬效應(yīng)對(duì)信號(hào)相位造成的影響進(jìn)行^有效補(bǔ)償，降低了計(jì)算復(fù)雜度。oo
【專利說明】-種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償模塊及其補(bǔ)償方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于 DQPSK (Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying四相相對(duì)相移鍵控）系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償模塊及其補(bǔ)償方法，本方法和裝置可以 降低DQPSK系統(tǒng)對(duì)光源線寬的要求，本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著通信技術(shù)的進(jìn)步，偏振復(fù)用的相移鍵控相干光通信系統(tǒng)，能在符號(hào)速率一定 的情況下，實(shí)現(xiàn)多倍于符號(hào)速率的通信速率，同時(shí)能對(duì)現(xiàn)存的光傳輸網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)的光放大 器、隔離器等無源器件完全兼容。并且，對(duì)光信號(hào)的處理，全部轉(zhuǎn)移到電域中進(jìn)行，減少了對(duì) 光學(xué)器件要求的同時(shí)，能獲得更大的信號(hào)處理和恢復(fù)質(zhì)量，被普遍認(rèn)為是100G光通信系統(tǒng) 的傳輸解決方案。另外，相對(duì)于強(qiáng)度調(diào)制（00K)方式，偏振復(fù)用的相移鍵控調(diào)制方式對(duì)接收 端的光信噪比要求較低，也被應(yīng)用在長(zhǎng)距傳輸場(chǎng)合。
[0003] 偏振復(fù)用的相移鍵控通信系統(tǒng)，通過混頻器混頻和平衡檢測(cè)結(jié)合的方式，將光信 號(hào)的調(diào)制相位值轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的接收。遠(yuǎn)端信號(hào)的調(diào)制使用一個(gè)本振 光源，近端接收機(jī)使用另一個(gè)頻率一致的本振光源進(jìn)行相干接收。由于制造工藝限制，以及 激光器工作環(huán)境的影響，會(huì)產(chǎn)生線寬效應(yīng)，光源會(huì)發(fā)出含有其他波長(zhǎng)成分的光束，對(duì)于接收 到的正交信號(hào)，會(huì)引入線寬相位噪聲。必須進(jìn)行線寬相位噪聲補(bǔ)償處理，才能恢復(fù)出最后的 調(diào)制相位。
[0004] 在已有的文獻(xiàn)中，主要使用四次方法進(jìn)行線寬相位噪聲補(bǔ)償，該方法存在的缺陷 在于：能補(bǔ)償?shù)南辔辉肼暦秶邢?，大小必須不能超過（-Η/4，+π/4);遇到相位大小越界 時(shí)，要借助于相位跳變檢測(cè)方法，由于每次對(duì)Ν個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)相位位于界限邊緣時(shí)， 很可能造成誤判，導(dǎo)致誤碼，這種方法需要較大的計(jì)算量，且計(jì)算準(zhǔn)確度較差，對(duì)其他相位 噪聲的容忍度也較低。
[0005] 本方法在常規(guī)算法的基礎(chǔ)上，加入了相位預(yù)補(bǔ)償，將需要計(jì)算的相位噪聲限定在 一個(gè)很小的范圍內(nèi)，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)更新預(yù)補(bǔ)償值，計(jì)算復(fù)雜度低，具有很好的穩(wěn)定性 和準(zhǔn)確性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，提供一種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng) 的線寬補(bǔ)償模塊及其補(bǔ)償方法，對(duì)因?yàn)楣庠吹木€寬效應(yīng)對(duì)信號(hào)相位造成的影響進(jìn)行補(bǔ)償。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0008] -種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償模塊，包括如下模塊設(shè)置于數(shù)字處理芯片中： 預(yù)處理模塊：矢量信號(hào)數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序分組，以每組包括N個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)進(jìn)入預(yù)處理 模塊；預(yù)處理模塊對(duì)組內(nèi)矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的虛實(shí)部進(jìn)行2的m次方倍數(shù)同比例放大，m表示設(shè) 置寬度減去數(shù)據(jù)值表示需要的最小比特寬度值；相位計(jì)算模塊：對(duì)預(yù)處理模塊輸出信號(hào)數(shù) 據(jù)采用cordic算法計(jì)算，獲得矢量信號(hào)數(shù)據(jù)相位值在[0,2π)范圍內(nèi)的相位值進(jìn)入預(yù)補(bǔ) 償模塊；相位預(yù)補(bǔ)償模塊：預(yù)補(bǔ)償模塊對(duì)每組數(shù)據(jù)進(jìn)行逐組處理，當(dāng)前處理組內(nèi)的每一個(gè) 相位數(shù)據(jù)Pi (1 < = i < = N)，減去相位預(yù)補(bǔ)償量Ppra，得到初處理后數(shù)據(jù)P/ = Pi-Ppu，PpM 是當(dāng)前的相位預(yù)補(bǔ)償量和上組數(shù)據(jù)的殘余相位偏移值之和，第一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的預(yù)補(bǔ)償相位 值PpM為零；殘余相位偏移計(jì)算模塊：對(duì)相位預(yù)補(bǔ)償模塊處理后信號(hào)的組內(nèi)N個(gè)相位數(shù)據(jù)乘 以四，將其歸一化到[-n，+ n)的范圍內(nèi)，對(duì)歸一化后的相位數(shù)據(jù)平均運(yùn)算，把平均值縮小 四倍獲當(dāng)前組數(shù)據(jù)的殘余相位偏移值；殘余相位補(bǔ)償模塊：將經(jīng)相位預(yù)補(bǔ)償模塊處理的預(yù) 補(bǔ)償相位值P/減去殘余相位偏移值，完成補(bǔ)償?shù)玫阶罱K調(diào)調(diào)制相位；相位預(yù)補(bǔ)償量更新模 塊：為初值為零的累加模塊，每次計(jì)算出一次殘余相位偏移之后，進(jìn)行一次累加計(jì)算，將累 加值輸出作為下一組數(shù)據(jù)的相位預(yù)補(bǔ)償量。
[0009] 所述相位預(yù)補(bǔ)償模塊內(nèi)設(shè)置有移位寄存器，其深度設(shè)置為完成歸一化步驟和獲得 殘余相位偏移值步驟在數(shù)字處理芯片中運(yùn)行完成所需要的時(shí)鐘周期數(shù)。
[0010] 所述每對(duì)矢量信號(hào)數(shù)據(jù)包含實(shí)部和虛部?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)采用補(bǔ)碼表示，數(shù)據(jù) 寬度為16比特，數(shù)據(jù)取值范圍為[-32768,32767]。
[0011] 所述每組數(shù)據(jù)中的N值由偏振復(fù)用相移鍵控系統(tǒng)中的激光器線寬變化速度和數(shù) 字處理芯片運(yùn)行速度確定，與激光器線寬變化速度成反比關(guān)系，與數(shù)字處理芯片運(yùn)行速度 正相關(guān)。
[0012] 所述N值優(yōu)選為16或32或64。
[0013] 一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述線寬補(bǔ)償模塊的線寬補(bǔ)償方法，對(duì)矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的虛實(shí) 部進(jìn)行同比例放大的預(yù)處理；計(jì)算矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的相位大?。贿B續(xù)N個(gè)數(shù)據(jù)為一組的分組 數(shù)據(jù)按先后順序，先對(duì)相位預(yù)補(bǔ)償量值初始值為〇的第一組數(shù)據(jù)進(jìn)行相位預(yù)補(bǔ)償，然后對(duì) 下組數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償，每組矢量信號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)補(bǔ)償過程中采用相位放大和歸一化運(yùn)算計(jì)算得 到殘余的相位噪聲大小，對(duì)N個(gè)相位數(shù)據(jù)求平均，并除以四，獲得殘余相位偏移值，利用殘 余相位偏移值對(duì)預(yù)補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)進(jìn)行殘余相位噪聲補(bǔ)償，當(dāng)前數(shù)據(jù)組的殘余相位偏移值與 預(yù)補(bǔ)償相位值相加，作為對(duì)下一組N個(gè)數(shù)據(jù)的進(jìn)行相位補(bǔ)償?shù)南辔活A(yù)補(bǔ)償值。
[0014] 所述矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的預(yù)處理包括如下步驟：判斷矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的實(shí)虛部的正負(fù)符 號(hào)位值，實(shí)部數(shù)據(jù)和虛部數(shù)據(jù)判斷同時(shí)進(jìn)行；當(dāng)實(shí)部位值大于等于零時(shí)，進(jìn)入步驟202,預(yù) 處理模塊計(jì)算1所在的最高比特位置，得到最高有效比特位數(shù)R 2 ;否則進(jìn)入步驟201，計(jì)算0 所在的最高比特位置，得到最高有效比特位數(shù)&。當(dāng)虛部位值大于等于零時(shí)，進(jìn)入步驟203， 計(jì)算1所在的最高比特位置，得到最高有效比特位數(shù)L ;否則進(jìn)入步驟204,計(jì)算0所在的 最高比特位置，得到最高有效比特位數(shù)12 ;由步驟205對(duì)步驟201和步驟202的有效比特位 數(shù)進(jìn)行比較，為當(dāng)實(shí)部數(shù)據(jù)為負(fù)時(shí)，R = R2 ;否則R = & ;由步驟206對(duì)步驟203和步驟204 的有效比較特位數(shù)進(jìn)行比較，為當(dāng)虛部數(shù)據(jù)為負(fù)時(shí)，I = 12 ;否則I = Ii。然后比較實(shí)虛部 的有效比特位數(shù)的大小，即比較I和R，得到兩者的較大值max (R，I)。，由步驟207設(shè)置的公 式E = M-l-max(R，I)得到最大可擴(kuò)比特位數(shù)E，其中Μ表示每個(gè)數(shù)據(jù)在數(shù)字處理芯片中表 示時(shí)所占用的比特位數(shù)；最后，步驟209對(duì)矢量信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效比特位擴(kuò)展，將矢量信號(hào) 數(shù)據(jù)的實(shí)虛部同時(shí)左移Ε個(gè)比特位。
[0015] 所述矢量信號(hào)數(shù)據(jù)采用移動(dòng)寄存器的延遲同步方法，使矢量信號(hào)數(shù)據(jù)和與其對(duì)應(yīng) 的最大可擴(kuò)比特位數(shù)Ε值保持同步。
[0016] 其預(yù)補(bǔ)償步驟具體包括如下：步驟301 :當(dāng)前組內(nèi)的每一個(gè)相位數(shù)據(jù)Pjl < = i < =N)，減去相位預(yù)補(bǔ)償量PpM，得到P/ = Pi-PpM，第一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的預(yù)補(bǔ)償相位值PpM為 零；步驟302 :將預(yù)補(bǔ)償后的相位數(shù)據(jù)P/均左移2位，保留相位數(shù)據(jù)的低32位，使相位數(shù)據(jù) 表示的相位值歸一化到[0, 2 π )范圍；步驟303 :將得到的相位數(shù)據(jù)均減去32768,將相位 數(shù)據(jù)的最高位取其相反值；步驟304 :將一組內(nèi)經(jīng)過步驟303處理的相位數(shù)據(jù)相加，然后除 以N，將平均值右移2位縮小4倍，得到殘余相位偏移數(shù)據(jù)值；步驟306 :將完成預(yù)補(bǔ)償后的 相位數(shù)據(jù)，減去步驟304計(jì)算得到殘余相位偏移數(shù)據(jù)，獲得完成了線寬相位偏移補(bǔ)償?shù)南?位數(shù)據(jù)；步驟307 :當(dāng)前的預(yù)補(bǔ)償相位數(shù)值PpM，加上當(dāng)前組計(jì)算得到的殘余相位偏移數(shù)據(jù)， 得到的結(jié)果作為下一組數(shù)據(jù)的相位預(yù)補(bǔ)償值P pM。
[0017] 所述步驟306之前設(shè)置有步驟305 :相位數(shù)據(jù)后采用設(shè)置移位寄存器延遲同步方 法，使移位寄存器深度設(shè)置為步驟302、303、304在數(shù)字處理芯片中運(yùn)行完成所需要的時(shí)鐘 周期數(shù)，使預(yù)補(bǔ)償后的一組相位數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的殘余線寬相位偏移數(shù)據(jù)保持同步。
[0018] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0019] 本發(fā)明裝置和方法針對(duì)偏振復(fù)用相移鍵控系統(tǒng)，對(duì)由于光源的線寬效應(yīng)對(duì)信號(hào)相 位造成的影響進(jìn)行補(bǔ)償；通過與常規(guī)的四次方算法比較，降低了計(jì)算復(fù)雜度，提高了補(bǔ)償能 力；仿真結(jié)果表明，本發(fā)明方法補(bǔ)償?shù)木€寬范圍大，補(bǔ)償準(zhǔn)確，性能更優(yōu)。本方法和裝置具有 較強(qiáng)相位變化跟蹤能力，降低了對(duì)光源線寬的要求，適用于低速、高速相干光通信系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明方法流程圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明預(yù)處理方法流程圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明殘余相位偏移計(jì)算方法流程圖；
[0023] 圖4是未采用本發(fā)明方法進(jìn)行相位偏移補(bǔ)償前數(shù)據(jù)的星座圖；
[0024] 圖5是采用本發(fā)明方法計(jì)算得到的殘余相位偏移量值圖示；
[0025] 圖6是采用現(xiàn)有技術(shù)四次方算法得到的相位噪聲大小圖示；
[0026] 圖7是采用本發(fā)明方法補(bǔ)償完成后的數(shù)據(jù)星座圖；
[0027] 圖8是采用現(xiàn)有技術(shù)四次方算法補(bǔ)償完成后的數(shù)據(jù)星座圖；
[0028] 其中：
[0029] 101 :數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；102 :正交數(shù)據(jù)的相位計(jì)算模塊；
[0030] 103 :相位預(yù)補(bǔ)償模塊； 104 :殘余相位偏移計(jì)算模塊；
[0031] 105 :殘余相位補(bǔ)償模塊；106 :相位預(yù)補(bǔ)償量更新模塊；

【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0033] 圖1是本發(fā)明這種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償模塊方法實(shí)現(xiàn)的整體流程圖，線 寬補(bǔ)償模塊包括有：數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊101、正交數(shù)據(jù)的相位計(jì)算模塊102、相位預(yù)補(bǔ)償模塊 103、殘余相位偏移計(jì)算模塊104、殘余相位補(bǔ)償模塊105、相位預(yù)補(bǔ)償量更新模塊106,本方 法可采用數(shù)字芯片實(shí)施，可以是DSP或者FPGA芯片。
[0034] 如下模塊設(shè)置于數(shù)字處理芯片中：在數(shù)字芯片中，數(shù)據(jù)為并行傳輸，數(shù)據(jù)傳輸采用 對(duì)矢量信號(hào)數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序分組，每組包括N個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)進(jìn)入預(yù)處理模塊101。預(yù) 處理模塊101 :對(duì)組內(nèi)矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的虛實(shí)部進(jìn)行2的m次方倍數(shù)同比例放大，m表示數(shù)據(jù) 設(shè)定的比特寬度與表示該數(shù)據(jù)所需要的最小比特寬度的差值相位計(jì)算模塊102 :對(duì)預(yù)處理 模塊101輸出信號(hào)數(shù)據(jù)采用cordic算法計(jì)算，獲得矢量信號(hào)數(shù)據(jù)相位值在[0, 2 π )范圍內(nèi) 的相位值進(jìn)入相位預(yù)補(bǔ)償模塊103 ;相位預(yù)補(bǔ)償模塊103 :對(duì)每組數(shù)據(jù)進(jìn)行逐組處理，將當(dāng) 前被處理組內(nèi)的每一個(gè)相位數(shù)據(jù)Pi(l < = i < = Ν),減去相位預(yù)補(bǔ)償量ΡρΜ,得到初步處理 后的數(shù)據(jù)Ρ/ = Pi-PpM，ΡρΜ由相位預(yù)補(bǔ)償量更新模塊106給出，第一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的相位預(yù) 補(bǔ)償量Ρ ρΜ的初始值為零。殘余相位偏移計(jì)算模塊104 :對(duì)相位預(yù)補(bǔ)償模塊103處理后信號(hào) 的組內(nèi)Ν個(gè)相位數(shù)據(jù)乘以四，將其歸一化到[-31，+JI)的范圍內(nèi)，對(duì)歸一化后的相位數(shù)據(jù)進(jìn) 行平均運(yùn)算，把平均值縮小四倍獲當(dāng)前組數(shù)據(jù)的殘余相位偏移值；殘余相位補(bǔ)償模塊105 : 將經(jīng)相位預(yù)補(bǔ)償模塊103處理的預(yù)補(bǔ)償相位值pi'減去殘余相位偏移值，完成補(bǔ)償?shù)玫阶?終調(diào)調(diào)制相位；相位預(yù)補(bǔ)償量更新計(jì)算模塊106 :為初值為零的累加模塊，每次計(jì)算出一次 殘余相位偏移之后，進(jìn)行一次累加計(jì)算，將累加值輸出作為下一組數(shù)據(jù)的相位預(yù)補(bǔ)償量。
[0035] 本發(fā)明方法過程如下：
[0036] 數(shù)據(jù)表示：本發(fā)明在數(shù)字處理器中實(shí)現(xiàn)時(shí)，采用補(bǔ)碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行表示。每對(duì)矢量信 號(hào)數(shù)據(jù)包含實(shí)部和虛部?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)使用補(bǔ)碼表示，數(shù)據(jù)寬度16比特，數(shù)據(jù)取值范 圍為[-32768, 32767]。
[0037] 數(shù)據(jù)分組：由于，激光器的線寬變換較慢，連續(xù)矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的線寬相位偏差區(qū)別 很?。浑S機(jī)相位白噪聲存在；數(shù)字信號(hào)處理芯片運(yùn)行速度有限，無法實(shí)時(shí)的對(duì)單個(gè)矢量信 號(hào)進(jìn)行處理，但是能同時(shí)對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，這些原因，因此，每連續(xù)N個(gè)數(shù)據(jù)被分 為一組，進(jìn)行并行計(jì)算處理，N值取決于激光器線寬變化速度和數(shù)字處理芯片運(yùn)行速度。
[0038] 對(duì)需要進(jìn)行線寬補(bǔ)償?shù)氖噶啃盘?hào)數(shù)據(jù)，按照時(shí)間先后順序，數(shù)據(jù)線寬超成的相位 偏差相同或相近的矢量信號(hào)數(shù)據(jù)可分為一組數(shù)據(jù)內(nèi)，因此每N個(gè)數(shù)據(jù)分為一組。
[0039] 本發(fā)明數(shù)據(jù)預(yù)處理、相位計(jì)算是針對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，數(shù)字處理芯片可以同時(shí) 對(duì)數(shù)據(jù)分組后的同一組數(shù)據(jù)同時(shí)處理。
[0040] 對(duì)一組內(nèi)的矢量信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如圖2所示，預(yù)處理模塊首先判斷矢量信 號(hào)數(shù)據(jù)的實(shí)虛部的正負(fù)符號(hào)位值，實(shí)部數(shù)據(jù)和虛部數(shù)據(jù)判斷同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)實(shí)部位值大于等 于零時(shí)，進(jìn)入步驟202,預(yù)處理模塊計(jì)算1所在的最高比特位置，得到最高有效比特位數(shù)R 2 ; 否則進(jìn)入步驟201，計(jì)算0所在的最高比特位置，得到最高有效比特位數(shù)&。由步驟205對(duì) 步驟201和步驟202的有效比特位數(shù)進(jìn)行選擇，為當(dāng)實(shí)部數(shù)據(jù)為負(fù)時(shí)，R = R2 ;否則R =札。 當(dāng)虛部位值大于等于零時(shí)，進(jìn)入步驟203,預(yù)處理模塊計(jì)算1所在的最高比特位置，得到最 高有效比特位數(shù)Ii ;否則進(jìn)入步驟204,計(jì)算0所在的最高比特位置，得到最高有效比特位 數(shù)12。由步驟206對(duì)步驟203和步驟204的有效比較特位數(shù)進(jìn)行選擇，為當(dāng)虛部數(shù)據(jù)為負(fù) 時(shí)，I = 12 ;否則I = Ii。然后預(yù)處理模塊比較實(shí)部和虛部的有效比特位數(shù)的大小，即比較 I和R，得到兩者的較大值max (R，I)。由預(yù)處理模塊中設(shè)置的公式E = M-l-max (R，I)，由步 驟207得到最大可擴(kuò)比特位數(shù)E，其中Μ表示每個(gè)數(shù)據(jù)在數(shù)字處理芯片中表示時(shí)所占用的比 特位數(shù)。最后，步驟209對(duì)矢量信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效比特位擴(kuò)展，將矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的實(shí)虛部同 時(shí)左移Ε個(gè)比特位。預(yù)處理模塊中還設(shè)置有移位寄存器，該移動(dòng)寄存器實(shí)施正交數(shù)據(jù)延遲 同步208步驟，移位寄存器用于延遲矢量信號(hào)數(shù)據(jù)，使矢量信號(hào)數(shù)據(jù)和與其對(duì)應(yīng)的Ε值保持 同步，該延遲同步手段用于補(bǔ)償計(jì)算最大可擴(kuò)比特位數(shù)Ε所占用的時(shí)間。此時(shí)完成矢量信 號(hào)數(shù)據(jù)的預(yù)處理過程，矢量信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)入相位計(jì)算模塊。
[0041] 相位計(jì)算模塊計(jì)算矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的相位值，將相位值轉(zhuǎn)化成以二進(jìn)制形式表示。 本發(fā)明設(shè)定相位數(shù)據(jù)的表示寬度與實(shí)際相位的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：使用16位二進(jìn)制數(shù)（取值范圍 [0, 65535])表示相位值，數(shù)值0對(duì)應(yīng)零相位值，數(shù)值65536對(duì)應(yīng)2 π相位，因而16位相位數(shù) 據(jù)按照從小到大的順序，映射到相位[0,2π)的區(qū)間。
[0042] 預(yù)補(bǔ)償過程以組為單位，每次對(duì)屬于同一組的相位數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行計(jì)算，具體過程 如下：
[0043] 步驟301 :當(dāng)前組內(nèi)的每一個(gè)相位數(shù)據(jù)Pjl <= i < = Ν)，減去相位預(yù)補(bǔ)償量ΡρΜ， 得到Pi' = Pi-PpM，第一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的相位預(yù)補(bǔ)償量ΡρΜ為零。
[0044] 步驟302 :將預(yù)補(bǔ)償后的相位數(shù)據(jù)Ρ/均左移2位，即擴(kuò)大4倍，保留相位數(shù)據(jù)的低 16位，從而使相位數(shù)據(jù)表示的相位值歸一化到[0,2π)范圍，根據(jù)相位的特性，也可認(rèn)為是 ^ , Ji )；
[0045] 步驟303 :然后將得到的相位數(shù)據(jù)均減去32768,也就是減去相位值π，對(duì)應(yīng)的操 作為把相位數(shù)據(jù)的最高位取其相反值，例如：最高位值為〇時(shí)，取反運(yùn)算后結(jié)果為1 ;
[0046] 步驟304 :將一組內(nèi)，經(jīng)過步驟303處理的相位數(shù)據(jù)相加，然后除以Ν，即計(jì)算Ν個(gè) 數(shù)據(jù)的平均值；將平均值右移2位，即縮小4倍，抵消步驟302的擴(kuò)大4倍運(yùn)算，從而得到殘 余的線寬相位偏移數(shù)據(jù)P MS ;
[0047] 步驟305 :設(shè)置移位寄存器，其深度設(shè)置為步驟302、303、304在數(shù)字處理芯片中運(yùn) 行完成所需要的時(shí)鐘周期數(shù)。當(dāng)相位數(shù)據(jù)從移位寄存器輸入端移出到輸出端時(shí)，其對(duì)應(yīng)的 步驟302、303、304剛好計(jì)算完成，從而保證在步驟301中預(yù)補(bǔ)償后的一組相位數(shù)據(jù)與其對(duì) 應(yīng)的殘余線寬相位偏移數(shù)據(jù)保持同步；
[0048] 步驟306 :進(jìn)行殘余相位偏移補(bǔ)償。步驟305輸出經(jīng)過預(yù)補(bǔ)償后的相位數(shù)據(jù)，減去 步驟304計(jì)算得到殘余線寬相位偏移數(shù)據(jù)，得到完成了線寬相位偏移補(bǔ)償?shù)南辔粩?shù)據(jù)。
[0049] 步驟307 :步驟301中當(dāng)前的相位預(yù)補(bǔ)償量PpM，加上當(dāng)前組計(jì)算得到的殘余線寬 相位偏移數(shù)據(jù)PMS，得到的結(jié)果作為下一組數(shù)據(jù)的相位預(yù)補(bǔ)償值P PM。
[0050] 本發(fā)明中步驟301中預(yù)補(bǔ)償相位，就是ΡρΜ，但是第一組的Pp, e設(shè)為0,下一組的Pp,e 為前一組的ΡρΜ加上前一組的殘余相位噪聲，以此類推。
[0051] 本發(fā)明方法的具體實(shí)施流程到此結(jié)束。
[0052] 本發(fā)明方法可通過以下方式來證明：
[0053] 在第i組中，第k個(gè)數(shù)據(jù)的相位可以表示為
[0054]

【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償模塊，其特征在于：包括如下模塊設(shè)置于數(shù)字處 理芯片中： 預(yù)處理模塊（101):矢量信號(hào)數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序分組，以每組包括N個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù) 進(jìn)入預(yù)處理模塊；預(yù)處理模塊對(duì)組內(nèi)矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的虛實(shí)部進(jìn)行2的m次方倍數(shù)同比例放 大，m表示設(shè)置寬度減去數(shù)據(jù)值表示需要的最小比特寬度值； 相位計(jì)算模塊（102):對(duì)預(yù)處理模塊（101)輸出信號(hào)數(shù)據(jù)采用cordic算法計(jì)算，獲得 矢量信號(hào)數(shù)據(jù)相位值在[〇, 2 π )范圍內(nèi)的相位值進(jìn)入預(yù)補(bǔ)償模塊； 相位預(yù)補(bǔ)償模塊（103):預(yù)補(bǔ)償模塊對(duì)每組數(shù)據(jù)進(jìn)行逐組處理，當(dāng)前處理組內(nèi)的每一 個(gè)相位數(shù)據(jù)Pi (1 < = i < = Ν)，減去相位預(yù)補(bǔ)償量Ppra，得到初處理后數(shù)據(jù)P/ = Pi-Ppu， PpM是當(dāng)前的相位預(yù)補(bǔ)償量和上組數(shù)據(jù)的殘余相位偏移值之和，第一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的預(yù)補(bǔ)償 相位值PpM為零； 殘余相位偏移計(jì)算模塊（104):對(duì)相位預(yù)補(bǔ)償模塊（103)處理后信號(hào)的組內(nèi)N個(gè)相位 數(shù)據(jù)乘以四，將其歸一化到[-n，+ n)的范圍內(nèi)，對(duì)歸一化后的相位數(shù)據(jù)平均運(yùn)算，把平均 值縮小四倍獲當(dāng)前組數(shù)據(jù)的殘余相位偏移值； 殘余相位補(bǔ)償模塊（105):將經(jīng)相位預(yù)補(bǔ)償模塊（103)處理的預(yù)補(bǔ)償相位值P/減去殘 余相位偏移值，完成補(bǔ)償?shù)玫阶罱K調(diào)調(diào)制相位； 相位預(yù)補(bǔ)償量更新模塊（106):為初值為零的累加模塊，每次計(jì)算出一次殘余相位偏 移之后，進(jìn)行一次累加計(jì)算，將累加值輸出作為下一組數(shù)據(jù)的相位預(yù)補(bǔ)償量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償模塊，其特征在于：所述 相位預(yù)補(bǔ)償模塊內(nèi)設(shè)置有移位寄存器，其深度設(shè)置為完成歸一化步驟和獲得殘余相位偏移 值步驟在數(shù)字處理芯片中運(yùn)行完成所需要的時(shí)鐘周期數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償模塊，其特征在于：所述 每對(duì)矢量信號(hào)數(shù)據(jù)包含實(shí)部和虛部?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)采用補(bǔ)碼表示，數(shù)據(jù)寬度為16比 特，數(shù)據(jù)取值范圍為[-32768,32767]。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償模塊，其特征在于：所述 每組數(shù)據(jù)中的N值由偏振復(fù)用相移鍵控系統(tǒng)中的激光器線寬變化速度和數(shù)字處理芯片運(yùn) 行速度確定，與激光器線寬變化速度成反比關(guān)系，與數(shù)字處理芯片運(yùn)行速度正相關(guān)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償模塊，其特征在于：所述N 值優(yōu)選為16或32或64。
6. -種應(yīng)用權(quán)利要求1所述線寬補(bǔ)償模塊的線寬補(bǔ)償方法，其特征在于：對(duì)矢量信號(hào) 數(shù)據(jù)的虛實(shí)部進(jìn)行同比例放大的預(yù)處理；計(jì)算矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的相位大??；連續(xù)N個(gè)數(shù)據(jù)為 一組的分組數(shù)據(jù)按先后順序，先對(duì)相位預(yù)補(bǔ)償量值初始值為0的第一組數(shù)據(jù)進(jìn)行相位預(yù)補(bǔ) 償，然后對(duì)下組數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償，每組矢量信號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)補(bǔ)償過程中采用相位放大和歸一化 運(yùn)算計(jì)算得到殘余的相位噪聲大小，對(duì)N個(gè)相位數(shù)據(jù)求平均，并除以四，獲得殘余相位偏移 值，利用殘余相位偏移值對(duì)預(yù)補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)進(jìn)行殘余相位噪聲補(bǔ)償，當(dāng)前數(shù)據(jù)組的殘余相 位偏移值與預(yù)補(bǔ)償相位值相加，作為對(duì)下一組N個(gè)數(shù)據(jù)的進(jìn)行相位補(bǔ)償?shù)南辔活A(yù)補(bǔ)償值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種應(yīng)用于一種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償方法，其特征 在于：所述矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的預(yù)處理包括如下步驟：判斷矢量信號(hào)數(shù)據(jù)的實(shí)虛部的正負(fù)符號(hào) 位值，實(shí)部數(shù)據(jù)和虛部數(shù)據(jù)判斷同時(shí)進(jìn)行；當(dāng)實(shí)部位值大于等于零時(shí)，進(jìn)入步驟202,預(yù)處 理模塊計(jì)算1所在的最高比特位置，得到最高有效比特位數(shù)R2;否則進(jìn)入步驟201，計(jì)算0所 在的最高比特位置，得到最高有效比特位數(shù)凡。當(dāng)虛部位值大于等于零時(shí)，進(jìn)入步驟203， 計(jì)算1所在的最高比特位置，得到最高有效比特位數(shù)L ;否則進(jìn)入步驟204,計(jì)算0所在的 最高比特位置，得到最高有效比特位數(shù)12 ;由步驟205對(duì)步驟201和步驟202的有效比特位 數(shù)進(jìn)行比較，為當(dāng)實(shí)部數(shù)據(jù)為負(fù)時(shí)，R = R2 ;否則R = & ;由步驟206對(duì)步驟203和步驟204 的有效比較特位數(shù)進(jìn)行比較，為當(dāng)虛部數(shù)據(jù)為負(fù)時(shí)，I = 12 ;否則I = Ii。然后比較實(shí)虛部 的有效比特位數(shù)的大小，即比較I和R，得到兩者的較大值max (R，I)。，由步驟207設(shè)置的公 式E = M-l-max(R，I)得到最大可擴(kuò)比特位數(shù)E，其中Μ表示每個(gè)數(shù)據(jù)在數(shù)字處理芯片中表 示時(shí)所占用的比特位數(shù)；最后，步驟209對(duì)矢量信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效比特位擴(kuò)展，將矢量信號(hào) 數(shù)據(jù)的實(shí)虛部同時(shí)左移Ε個(gè)比特位。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償方法，其特征在于：所述 矢量信號(hào)數(shù)據(jù)采用移動(dòng)寄存器的延遲同步方法，使矢量信號(hào)數(shù)據(jù)和與其對(duì)應(yīng)的最大可擴(kuò)比 特位數(shù)Ε值保持同步。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的一種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償方法，其特征在 于：其預(yù)補(bǔ)償步驟具體包括如下： 步驟301 :當(dāng)前組內(nèi)的每一個(gè)相位數(shù)據(jù)Pjl < = i <= Ν)，減去相位預(yù)補(bǔ)償量Ppra，得 到P/ = Pi-PpM，第一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的預(yù)補(bǔ)償相位值PpM為零； 步驟302 :將預(yù)補(bǔ)償后的相位數(shù)據(jù)P/均左移2位，保留相位數(shù)據(jù)的低32位，使相位數(shù) 據(jù)表示的相位值歸一化到[〇, 2 31 )范圍； 步驟303 :將得到的相位數(shù)據(jù)均減去32768,將相位數(shù)據(jù)的最高位取其相反值； 步驟304 :將一組內(nèi)經(jīng)過步驟303處理的相位數(shù)據(jù)相加，然后除以N，將平均值右移2位 縮小4倍，得到殘余相位偏移數(shù)據(jù)值； 步驟306 :將完成預(yù)補(bǔ)償后的相位數(shù)據(jù)，減去步驟304計(jì)算得到殘余相位偏移數(shù)據(jù)，獲 得完成了線寬相位偏移補(bǔ)償?shù)南辔粩?shù)據(jù)； 步驟307 :當(dāng)前的預(yù)補(bǔ)償相位數(shù)值PpM，加上當(dāng)前組計(jì)算得到的殘余相位偏移數(shù)據(jù)，得 到的結(jié)果作為下一組數(shù)據(jù)的相位預(yù)補(bǔ)償值PpM。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種應(yīng)用于DQPSK系統(tǒng)的線寬補(bǔ)償方法，其特征在于：所述 步驟306之前設(shè)置有步驟305 :相位數(shù)據(jù)后采用設(shè)置移位寄存器延遲同步方法，使移位寄存 器深度設(shè)置為步驟302、303、304在數(shù)字處理芯片中運(yùn)行完成所需要的時(shí)鐘周期數(shù)，使預(yù)補(bǔ) 償后的一組相位數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)的殘余線寬相位偏移數(shù)據(jù)保持同步。
【文檔編號(hào)】H04L25/02GK104219185SQ201410422022
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】宋新明, 曹麗, 黃麗艷, 于龍, 賈小鐵, 劉昭偉, 雷學(xué)義, 江毅 申請(qǐng)人:武漢光迅科技股份有限公司