CN109728856A - 光发射机iq不平衡的估计装置、补偿装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种光发射机IQ不平衡的估计装置、补偿装置及电子设备，通过直接利用基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型进行光发射机IQ不平衡的估计和补偿，能够准确估计相位偏置漂移的方法，并且能够保证对于各种角度漂移下的估计精度，另外，能够实现接收信号星座图的准确恢复。

Description

光发射机IQ不平衡的估计装置、补偿装置及电子设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光发射机IQ不平衡的估计装置、补偿装置及电子设备。
背景技术
相干光通信***由于其抗色散性能好、可采用无色散补偿光纤以及具有较高的接收机灵敏度等优点，近几年来得到了飞速的发展。在高速光通信***中，一般需要在光发射机中设置调制器对发送信号进行调制，其中，同相正交(IQ，In-phase and Quadrature)调制器广泛地应用于光通信***中以产生高频谱效率的发送信号。
图1是现有的光发射机调制器的示意图。如图1中的虚线框所示，光发射机调制器101具有两个马赫曾德调制器(MZM，Mach-Zehnder modulator)，分别记为第一马赫曾德调制器102、第二赫曾德调制器103，另外，还具有相位调制器(PM，phase modulator)104，第一马赫曾德调制器102、第二马赫曾德调制器103分别用于调制I路和Q路的驱动信号vrf,I、vrf,Q，相位调制器104在I路和Q路之间引入90°相位差。由于环境温度变化、器件老化等原因，调制器的三个偏置点(记为bias I、bias Q、bias P)都有可能发生漂移从而偏离最优工作点。为了保证调制器的调制性能，通常根据对调制器101的输出光场的检测结果对三个偏置点bias I、bias Q、bias P上的偏置电压VI、VQ和VP进行控制。此外，由于I路和Q路这两路信号经历了不同的路径，它们的相对功率大小在调制器101的输出端通常会发生改变，这种改变称为光发射机的IQ幅度不平衡。
一般将光发射机端的相位偏置漂移和幅度不平衡统称为光发射机IQ不平衡，其中，相位偏置漂移和IQ幅度不平衡都会影响接收信号的星座图形状，增大误码率。图2是光发射机IQ不平衡对接收信号的星座图产生影响的示意图。如图2所示，左侧的星座图表示发送信号，右侧的星座图表示接收信号，由于光发射机IQ不平衡的影响，在接收端的接收信号的星座图变成了失真的平行四边形。
现有的方法一般基于施密特正交化(Gram-Schmidt orthogonalization，GSOP)进行IQ不平衡的估计和补偿，其中，以接收到的I路或Q路的信号作为参考信号，
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
发明人发现，在上述现有的方法中，参考信号的相位容易受到接收端均衡器的影响而反相，因此估计出的相位偏置漂移方向具有不稳定性。此外，其对于较大角度的相位偏置漂移的估计精度较差。另外，利用上述现有方法进行IQ不平衡的补偿后，接收到的信号的星座图可能不与直角坐标轴平行。即，该现有方法也能将图2中右侧失真的平行四边形星座图恢复成正方形，但是该正方形的对称轴会与发送信号的星座图的对称轴发生偏移，因此会导致判决误差。
本发明实施例提供一种光发射机IQ不平衡的估计装置、补偿装置及电子设备，直接利用基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型进行光发射机IQ不平衡的估计和补偿，能够准确估计相位偏置漂移的方法，并且能够保证对于各种角度漂移下的估计精度，另外，能够实现接收信号星座图的准确恢复。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种光发射机IQ不平衡的估计装置，所述装置包括：获取单元，其用于在光接收机侧获得I路接收信号和Q路接收信号；耦合单元，其用于对获得的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行交流耦合；估计单元，其用于根据基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，所述变换矩阵包含光发射机对于I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量以及相位改变量的相关参数。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种光发射机IQ不平衡的补偿装置，所述装置包括：根据本发明实施例的第一方面所述的光发射机IQ不平衡的估计装置；以及第一补偿单元，其用于在光接收机端，根据所述变换矩阵的逆矩阵，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行所述光发射机IQ不平衡的补偿，或者，第二补偿单元，其用于在光发射机端，根据由所述变换矩阵获得的所述I路发送信号和所述Q路发送信号的所述幅度改变量的比值和所述相位改变量的差值以及所述变换矩阵中的至少一个，对所述I路发送信号和所述Q路发送信号进行预补偿。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括根据本发明实施例的第一方面所述的光发射机IQ不平衡的估计装置或者根据本发明实施例的第二方面所述的光发射机IQ不平衡的补偿装置。
根据本发明实施例的第四方面，提供一种光发射机IQ不平衡的估计方法，所述方法包括：在光接收机侧获得I路接收信号和Q路接收信号；对获得的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行交流耦合；根据基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，所述变换矩阵包含光发射机对于I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量以及相位改变量的相关参数。
根据本发明实施例的第五方面，提供一种光发射机IQ不平衡的补偿方法，所述方法包括：根据本发明实施例的第四方面所述的光发射机IQ不平衡的估计方法；以及在光接收机端，根据所述变换矩阵的逆矩阵，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行所述光发射机IQ不平衡的补偿，或者，在光发射机端，根据由所述变换矩阵获得的所述I路发送信号和所述Q路发送信号的所述幅度改变量的比值和所述相位改变量的差值以及所述变换矩阵中的至少一个，对所述I路发送信号和所述Q路发送信号进行预补偿。
本发明的有益效果在于：通过直接利用基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型进行光发射机IQ不平衡的估计和补偿，能够准确估计相位偏置漂移的方法，并且能够保证对于各种角度漂移下的估计精度，另外，能够实现接收信号星座图的准确恢复。
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。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是现有的光发射机调制器的示意图；
图2是光发射机IQ不平衡对接收信号的星座图产生影响的示意图；
图3是本发明实施例1的光发射机IQ不平衡的估计装置的示意图；
图4是本发明实施例1的估计单元303的示意图；
图5是本发明实施例1的第一估计单元401的结构图；
图6是本发明实施例1的计算单元502的示意图；
图7是本发明实施例1的计算单元502的另一示意图；
图8是本发明实施例1的第二估计单元402的示意图；
图9是本发明实施例1的恒模算法或径向定向均衡算法的计算模块的示意图；
图10是本发明实施例2的光发射机IQ不平衡的补偿装置的示意图；
图11是本发明实施例3的电子设备的示意图；
图12是本发明实施例3的电子设备的***构成的一示意框图；
图13是本发明实施例4的光发射机IQ不平衡的估计方法的示意图；
图14是本发明实施例5的光发射机IQ不平衡的补偿方法的示意图。
具体实施方式
在本发明实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。
在本发明实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。
参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
实施例1
图3是本发明实施例1的光发射机IQ不平衡的估计装置的示意图。如图3所示，估计装置300包括：
获取单元301，其用于在光接收机侧获得I路接收信号和Q路接收信号；
耦合单元302，其用于对获得的该I路接收信号和该Q路接收信号进行交流耦合；
估计单元303，其用于根据基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型，对经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，该变换矩阵包含光发射机对于I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量以及相位改变量的相关参数。
由上述实施例可知，通过直接利用基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型进行光发射机IQ不平衡的估计和补偿，能够准确估计相位偏置漂移的方法，并且能够保证对于各种角度漂移下的估计精度，另外，能够实现接收信号星座图的准确恢复。
在本实施例中，获取单元301可以使用现有方法获得I路接收信号和Q路接收信号。例如，对于相干光通信***，可以在光接收机侧对I路接收信号和Q路接收信号进行相干检测、模数转换以及星座图恢复处理。例如，该星座图恢复处理可以包括接收端的IQ不平衡补偿、重采样、信道均衡以及载波相位恢复等。
在本实施例中，耦合单元302用于对获得的该I路接收信号和该Q路接收信号进行交流耦合，以去除光发射机中光调制器的直流偏置漂移的影响。
在本实施例中，估计单元303用于根据基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型，对经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，该变换矩阵包含光发射机对于I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量以及相位改变量的相关参数。
在本实施例中，接收端的接收信号可以用以下的公式(1)表示：
其中，(I1,Q1)表示接收信号，(I0,Q0)表示发送信号，a和b分别表示光发射机对Q路发送信号和I路发送信号的幅度改变值，θI和θQ分别表示光发射机对I路发送信号和Q路发送信号的相位改变值。
将上述公式(1)转换为矩阵形式，可以表示为如下的公式(2)和(3)：
其中，(I1,Q1)表示接收信号，(I0,Q0)表示发送信号，a和b分别表示光发射机对Q路发送信号和I路发送信号的幅度改变值，θI和θQ分别表示光发射机对I路发送信号和Q路发送信号的相位改变值，C表示变换矩阵。
在本实施例中，上述公式(2)表示的即为基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型，其中，变换矩阵C包含光发射机对于I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量b和a以及相位改变量θI和θQ的相关参数。
在本实施例中，估计单元303根据基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型，对经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计。例如，估计单元303估计出变换矩阵C，则能够获得表征光发射机IQ不平衡的各个参数。
以下，对估计单元303的结构以及估计光发射机IQ不平衡的方法进行示例性的说明。图4是本发明实施例1的估计单元303的示意图。如图4所示，该估计单元303包括：
第一估计单元401，其用于基于训练序列，对经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计；和/或
第二估计单元402，其用于基于盲估计法，对经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计。
图5是本发明实施例1的第一估计单元401的结构图。如图5所示，该第一估计单元401包括：
同步单元501，其用于将经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号与该训练序列进行同步；
计算单元502，其用于根据同步后的该I路接收信号、该Q路接收信号以及该训练序列，计算该变换矩阵。
在本实施例中，第一估计单元401基于训练序列，对经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，该训练序列可以是由发射信号的各个星座点组成的训练序列。例如，如图2所示，可以选择16个星座团中的至少4个星座团作为训练序列。
在本实施例中，同步单元501将经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号与该训练序列进行同步后，计算单元502根据同步后的该I路接收信号、该Q路接收信号以及该训练序列，计算该变换矩阵。
图6是本发明实施例1的计算单元502的示意图。如图6所示，该计算单元502包括：
第一构成单元601，其用于将同步后的该I路接收信号和该Q路接收信号的星座图的星座团中心点构成为接收星座矩阵；
第二构成单元602，其用于将该训练序列中的与该星座团中心点对应的训练符号构成参考矩阵；
第一计算单元603，其用于根据该接收星座矩阵和该参考矩阵，计算该变换矩阵。
例如，第一构成单元601将同步后的该I路接收信号和该Q路接收信号的星座图的星座团中心点构成为接收星座矩阵第二构成单元602将该训练序列中的与该星座团中心点对应的训练符号构成参考矩阵N表示训练序列的长度，即训练序列中训练符号的数量；第一计算单元602根据该接收星座矩阵和参考矩阵根据以上的公式(2)，计算变换矩阵C。
图7是本发明实施例1的计算单元502的另一示意图。如图7所示，该计算单元502包括：
第二计算单元701，其用于根据同步后的该I路接收信号、该Q路接收信号以及该训练序列，利用最小均方误差准则计算该变换矩阵。
例如，第二计算单元701根据该接收星座矩阵和该参考矩阵对上述公式(2)使用最小均方误差准则求解矩阵C，得到以下式(4)表示的矩阵C：
其中，表示接收星座矩阵，表示参考矩阵，N表示训练序列的长度，(·)T表示矩阵的转置操作，(·)-1表示矩阵的求逆操作。
在本实施例中，第二估计单元402基于盲估计法，对经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计。图8是本发明实施例1的第二估计单元402的示意图。如图8所示，第二估计单元402包括：
第三估计单元801，其用于对于恒模调制格式的发送信号，根据经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号，使用恒模算法计算该变换矩阵；
第四估计单元802，其用于对于非恒模调制格式的发送信号，根据经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号，使用径向定向均衡算法计算该变换矩阵。
在本实施例中，第三估计单元801和第四估计单元802可以使用现有的恒模算法和径向定向均衡算法该变换矩阵。
图9是本发明实施例1的恒模算法或径向定向均衡算法的计算模块的示意图。如图9所示，计算模块900中的hII、hQI、hIQ、hQQ是4个实数滤波器，并且都只有一个抽头，恒模算法或径向定向均衡算法计算误差并输入更新单元901更新四个滤波器的抽头系数。当抽头系数收敛时，得到变换矩阵
由上述实施例可知，通过直接利用基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型进行光发射机IQ不平衡的估计和补偿，能够准确估计相位偏置漂移的方法，并且能够保证对于各种角度漂移下的估计精度，另外，能够实现接收信号星座图的准确恢复。
实施例2
本发明实施例还提供一种光发射机IQ不平衡的补偿装置。图10是本发明实施例2的光发射机IQ不平衡的补偿装置的示意图。如图10所示，补偿装置1000包括：
光发射机IQ不平衡的估计装置1001；以及
第一补偿单元1002，其用于在光接收机端，根据变换矩阵的逆矩阵，对经过交流耦合后的I路接收信号和Q路接收信号进行该光发射机IQ不平衡的补偿，
或者，
第二补偿单元1003，其用于在光发射机端，根据由变换矩阵获得的I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量的比值和相位改变量的差值以及该变换矩阵中的至少一个，对该I路发送信号和该Q路发送信号进行预补偿。
在本实施例中，光发射机IQ不平衡的估计装置1001与实施例1中的记载相同，此处不再赘述。
在本实施例中，第一补偿单元1002用于在光接收机端，直接根据该变换矩阵的逆矩阵，对经过交流耦合后的I路接收信号和Q路接收信号进行该光发射机IQ不平衡的补偿。
例如，第一补偿单元1002直接利用变换矩阵C的逆矩阵C-1，对经过交流耦合后的I路接收信号和Q路接收信号进行变换，获得补偿后的I路接收信号和Q路接收信号。
在本实施例中，第二补偿单元1003用于在光发射机端，根据由变换矩阵获得的I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量的比值和相位改变量的差值以及该变换矩阵中的至少一个，对该I路发送信号和该Q路发送信号进行预补偿。
例如，第二补偿单元1003利用根据该变换矩阵C中的各个元素获得的I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量的比值和相位改变量的差值Δθ＝θQ-θI以及该变换矩阵C中的至少一个对该I路发送信号和该Q路发送信号进行预补偿。
例如，第二补偿单元1003利用矩阵完成幅度不平衡的补偿，或者，利用矩阵完成相位偏置漂移的补偿，或者，直接利用变换矩阵C的逆矩阵C-1完成幅度不平衡和相位偏置漂移的补偿。
由上述实施例可知，通过直接利用基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型进行光发射机IQ不平衡的估计和补偿，能够准确估计相位偏置漂移的方法，并且能够保证对于各种角度漂移下的估计精度，另外，能够实现接收信号星座图的准确恢复。
实施例3
本发明实施例还提供一种电子设备，图11是本发明实施例3的电子设备的示意图。如图11所示，该电子设备1100包括光发射机IQ不平衡的估计装置1101或者光发射机IQ不平衡的补偿装置1102，该光发射机IQ不平衡的估计装置1101和光发射机IQ不平衡的补偿装置1102与实施例1和2中的记载相同，此处不再赘述。
在本实施例中，该电子设备可以是单独的设备，也可以集成在光接收机或光发射机中。
图12是本发明实施例3的电子设备的***构成的一示意框图。如图12所示，电子设备1200可以包括：处理器1210和存储器1220；存储器1220耦合到处理器1210。其中该存储器1220可存储各种数据；此外还存储信息处理的程序1221，并且在处理器1210的控制下执行该程序1221。
在一个实施方式中，估计装置1101的功能可以被集成到处理器1210中。其中，处理器1210可以被配置为：在光接收机侧获得I路接收信号和Q路接收信号；对获得的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行交流耦合；根据基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，所述变换矩阵包含光发射机对于I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量以及相位改变量的相关参数。
例如，所述对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，包括：基于训练序列，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计。
例如，所述基于训练序列，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，包括：将经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号与所述训练序列进行同步；根据同步后的所述I路接收信号、所述Q路接收信号以及所述训练序列，计算所述变换矩阵。
例如，所述根据同步后的所述I路接收信号、所述Q路接收信号以及所述训练序列，计算所述变换矩阵，包括：将同步后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号的星座图的星座团中心点构成为接收星座矩阵；将所述训练序列中的与所述星座团中心点对应的训练符号构成参考矩阵；根据所述接收星座矩阵和所述参考矩阵，计算所述变换矩阵。
例如，所述根据同步后的所述I路接收信号、所述Q路接收信号以及所述训练序列，计算所述变换矩阵，包括：根据同步后的所述I路接收信号、所述Q路接收信号以及所述训练序列，利用最小均方误差准则计算所述变换矩阵。
例如，所述对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，包括：基于盲估计法，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计。
例如，所述基于盲估计法，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，包括：对于恒模调制格式的发送信号，根据经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号，使用恒模算法计算所述变换矩阵；对于非恒模调制格式的发送信号，根据经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号，使用径向定向均衡算法计算所述变换矩阵。
在一个实施方式中，补偿装置1102的功能也可以被集成到处理器1210中。其中，处理器1210还可以被配置为：根据所述变换矩阵的逆矩阵，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行所述光发射机IQ不平衡的补偿，或者，在光发射机端，根据由所述变换矩阵获得的所述I路发送信号和所述Q路发送信号的所述幅度改变量的比值和所述相位改变量的差值以及所述变换矩阵中的至少一个，对所述I路发送信号和所述Q路发送信号进行预补偿。
在另一个实施方式中，估计装置1101或补偿装置1102可以与处理器1210分开配置，例如可以将估计装置1101或补偿装置1102配置为与处理器1210连接的芯片，通过处理器1210的控制来实现估计装置1101或补偿装置1102的功能。
此外，如图12所示，电子设备1200还可以包括：输入输出(I/O)设备1230等；其中，上述部件的功能与现有技术类似，此处不再赘述。值得注意的是，电子设备1200也并不是必须要包括图12中所示的所有部件；此外，电子设备1200还可以包括图12中没有示出的部件，可以参考现有技术。
由上述实施例可知，通过直接利用基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型进行光发射机IQ不平衡的估计和补偿，能够准确估计相位偏置漂移的方法，并且能够保证对于各种角度漂移下的估计精度，另外，能够实现接收信号星座图的准确恢复。
实施例4
本发明实施例还提供一种光发射机IQ不平衡的估计方法，其对应于实施例1的光发射机IQ不平衡的估计装置。
图13是本发明实施例4的光发射机IQ不平衡的估计方法的示意图。该方法包括：
步骤1301：在光接收机侧获得I路接收信号和Q路接收信号；
步骤1302：对获得的该I路接收信号和该Q路接收信号进行交流耦合；
步骤1303：根据基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型，对经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，该变换矩阵包含光发射机对于I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量以及相位改变量的相关参数。
在本实施例中，上述各个步骤的具体实现方法与实施例1中的记载相同，此处不再赘述。
由上述实施例可知，通过直接利用基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型进行光发射机IQ不平衡的估计和补偿，能够准确估计相位偏置漂移的方法，并且能够保证对于各种角度漂移下的估计精度，另外，能够实现接收信号星座图的准确恢复。
实施例5
本发明实施例还提供一种光发射机IQ不平衡的补偿方法，其对应于实施例2的光发射机IQ不平衡的补偿装置。
图14是本发明实施例5的光发射机IQ不平衡的补偿方法的示意图。该方法包括：
步骤1401：在光接收机侧获得I路接收信号和Q路接收信号；
步骤1402：对获得的该I路接收信号和该Q路接收信号进行交流耦合；
步骤1403：根据基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型，对经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，该变换矩阵包含光发射机对于I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量以及相位改变量的相关参数；
步骤1404：在光接收机端，根据该变换矩阵的逆矩阵，对经过交流耦合后的该I路接收信号和该Q路接收信号进行该光发射机IQ不平衡的补偿；或者，
步骤1405：在光发射机端，根据由该变换矩阵获得的该I路发送信号和该Q路发送信号的该幅度改变量的比值和该相位改变量的差值以及该变换矩阵中的至少一个，对该I路发送信号和该Q路发送信号进行预补偿。
在本实施例中，上述各个步骤的具体实现方法与实施例1和2中的记载相同，此处不再赘述。
由上述实施例可知，通过直接利用基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型进行光发射机IQ不平衡的估计和补偿，能够准确估计相位偏置漂移的方法，并且能够保证对于各种角度漂移下的估计精度，另外，能够实现接收信号星座图的准确恢复。
本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在光发射机IQ不平衡的估计装置或电子设备中执行所述程序时，所述程序使得计算机在所述光发射机IQ不平衡的估计装置或电子设备中执行实施例3所述的光发射机IQ不平衡的估计方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在光发射机IQ不平衡的补偿装置或电子设备中执行所述程序时，所述程序使得计算机在所述光发射机IQ不平衡的补偿装置或电子设备中执行实施例4所述的光发射机IQ不平衡的补偿方法。
本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得计算机在光发射机IQ不平衡的估计装置或电子设备中执行实施例3所述的光发射机IQ不平衡的估计方法。
本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得计算机在光发射机IQ不平衡的补偿装置或电子设备中执行实施例4所述的光发射机IQ不平衡的补偿方法。
结合本发明实施例描述的在光发射机IQ不平衡的估计装置、补偿装置或电子设备中执行光发射机IQ不平衡的估计方法或补偿方法可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图3或图10中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于图13和图14所示的各个步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。
软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可***移动终端的存储卡中。例如，若电子设备采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。
针对图3和图10描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件、或者其任意适当组合。针对图3和图10描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。
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。
关于包括以上实施例的实施方式，还公开下述的附记：
附记1、一种光发射机IQ不平衡的估计装置，所述装置包括：
获取单元，其用于在光接收机侧获得I路接收信号和Q路接收信号；
耦合单元，其用于对获得的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行交流耦合；
估计单元，其用于根据基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，所述变换矩阵包含光发射机对于I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量以及相位改变量的相关参数。
附记2、根据附记1所述的装置，其中，所述估计单元包括：
第一估计单元，其用于基于训练序列，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计。
附记3、根据附记2所述的装置，其中，所述第一估计单元包括：
同步单元，其用于将经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号与所述训练序列进行同步；
计算单元，其用于根据同步后的所述I路接收信号、所述Q路接收信号以及所述训练序列，计算所述变换矩阵。
附记4、根据附记3所述的装置，其中，所计算单元包括：
第一构成单元，其用于将同步后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号的星座图的星座团中心点构成为接收星座矩阵；
第二构成单元，其用于将所述训练序列中的与所述星座团中心点对应的训练符号构成参考矩阵；
第一计算单元，其用于根据所述接收星座矩阵和所述参考矩阵，计算所述变换矩阵。
附记5、根据附记3所述的装置，其中，所述计算单元包括：
第二计算单元，其用于根据同步后的所述I路接收信号、所述Q路接收信号以及所述训练序列，利用最小均方误差准则计算所述变换矩阵。
附记6、根据附记1所述的装置，其中，所述估计单元包括：
第二估计单元，其用于基于盲估计法，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计。
附记7、根据附记6所述的装置，其中，所述第二估计单元包括：
第三估计单元，其用于对于恒模调制格式的发送信号，根据经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号，使用恒模算法计算所述变换矩阵；
第四估计单元，其用于对于非恒模调制格式的发送信号，根据经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号，使用径向定向均衡算法计算所述变换矩阵。
附记8、根据附记1所述的装置，其中，所述变换矩阵表示为：
其中，b和a分别表示所述光发射机对所述I路发送信号和所述Q路发送信号的所述幅度改变量，θI和θQ分别表示所述光发射机对所述I路发送信号和所述Q路发送信号的所述相位改变量。
附记9、一种光发射机IQ不平衡的补偿装置，所述装置包括：
根据附记1-8中任一项所述的光发射机IQ不平衡的估计装置；以及
第一补偿单元，其用于在光接收机端，根据所述变换矩阵的逆矩阵，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行所述光发射机IQ不平衡的补偿，
或者，
第二补偿单元，其用于在光发射机端，根据由所述变换矩阵获得的所述I路发送信号和所述Q路发送信号的所述幅度改变量的比值和所述相位改变量的差值以及所述变换矩阵中的至少一个，对所述I路发送信号和所述Q路发送信号进行预补偿。
附记10、一种电子设备，所述电子设备包括根据附记1-8中任一项所述的光发射机IQ不平衡的估计装置或者根据附记9所述的光发射机IQ不平衡的补偿装置。
附记11、一种光发射机IQ不平衡的估计方法，所述方法包括：
在光接收机侧获得I路接收信号和Q路接收信号；
对获得的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行交流耦合；
根据基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，所述变换矩阵包含光发射机对于I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量以及相位改变量的相关参数。
附记12、根据附记11所述的方法，其中，所述对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，包括：
基于训练序列，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计。
附记13、根据附记12所述的方法，其中，所述基于训练序列，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，包括：
将经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号与所述训练序列进行同步；
根据同步后的所述I路接收信号、所述Q路接收信号以及所述训练序列，计算所述变换矩阵。
附记14、根据附记13所述的方法，其中，所述根据同步后的所述I路接收信号、所述Q路接收信号以及所述训练序列，计算所述变换矩阵，包括：
将同步后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号的星座图的星座团中心点构成为接收星座矩阵；
将所述训练序列中的与所述星座团中心点对应的训练符号构成参考矩阵；
根据所述接收星座矩阵和所述参考矩阵，计算所述变换矩阵。
附记15、根据附记13所述的方法，其中，所述根据同步后的所述I路接收信号、所述Q路接收信号以及所述训练序列，计算所述变换矩阵，包括：
根据同步后的所述I路接收信号、所述Q路接收信号以及所述训练序列，利用最小均方误差准则计算所述变换矩阵。
附记16、根据附记11所述的方法，其中，所述对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，包括：
基于盲估计法，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计。
附记17、根据附记16所述的方法，其中，所述基于盲估计法，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，包括：
对于恒模调制格式的发送信号，根据经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号，使用恒模算法计算所述变换矩阵；
对于非恒模调制格式的发送信号，根据经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号，使用径向定向均衡算法计算所述变换矩阵。
附记18、根据附记11所述的方法，其中，所述变换矩阵表示为：
其中，b和a分别表示所述光发射机对所述I路发送信号和所述Q路发送信号的所述幅度改变量，θI和θQ分别表示所述光发射机对所述I路发送信号和所述Q路发送信号的所述相位改变量。
附记19、一种光发射机IQ不平衡的补偿方法，所述方法包括：
根据附记11-18中任一项所述的光发射机IQ不平衡的估计方法；以及
在光接收机端，根据所述变换矩阵的逆矩阵，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行所述光发射机IQ不平衡的补偿，
或者，
在光发射机端，根据由所述变换矩阵获得的所述I路发送信号和所述Q路发送信号的所述幅度改变量的比值和所述相位改变量的差值以及所述变换矩阵中的至少一个，对所述I路发送信号和所述Q路发送信号进行预补偿。

Claims (10)

1.一种光发射机IQ不平衡的估计装置，所述装置包括：
获取单元，其用于在光接收机侧获得I路接收信号和Q路接收信号；
耦合单元，其用于对获得的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行交流耦合；
估计单元，其用于根据基于接收信号和发送信号的变换矩阵的估计模型，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计，所述变换矩阵包含光发射机对于I路发送信号和Q路发送信号的幅度改变量以及相位改变量的相关参数。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述估计单元包括：
第一估计单元，其用于基于训练序列，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一估计单元包括：
同步单元，其用于将经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号与所述训练序列进行同步；
计算单元，其用于根据同步后的所述I路接收信号、所述Q路接收信号以及所述训练序列，计算所述变换矩阵。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所计算单元包括：
第一构成单元，其用于将同步后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号的星座图的星座团中心点构成为接收星座矩阵；
第二构成单元，其用于将所述训练序列中的与所述星座团中心点对应的训练符号构成参考矩阵；
第一计算单元，其用于根据所述接收星座矩阵和所述参考矩阵，计算所述变换矩阵。
5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述计算单元包括：
第二计算单元，其用于根据同步后的所述I路接收信号、所述Q路接收信号以及所述训练序列，利用最小均方误差准则计算所述变换矩阵。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述估计单元包括：
第二估计单元，其用于基于盲估计法，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行光发射机IQ不平衡的估计。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第二估计单元包括：
第三估计单元，其用于对于恒模调制格式的发送信号，根据经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号，使用恒模算法计算所述变换矩阵；
第四估计单元，其用于对于非恒模调制格式的发送信号，根据经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号，使用径向定向均衡算法计算所述变换矩阵。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述变换矩阵表示为：
其中，b和a分别表示所述光发射机对所述I路发送信号和所述Q路发送信号的所述幅度改变量，θI和θQ分别表示所述光发射机对所述I路发送信号和所述Q路发送信号的所述相位改变量。
9.一种光发射机IQ不平衡的补偿装置，所述装置包括：
根据权利要求1-8中任一项所述的光发射机IQ不平衡的估计装置；以及
第一补偿单元，其用于在光接收机端，根据所述变换矩阵的逆矩阵，对经过交流耦合后的所述I路接收信号和所述Q路接收信号进行所述光发射机IQ不平衡的补偿，
或者，
第二补偿单元，其用于在光发射机端，根据由所述变换矩阵获得的所述I路发送信号和所述Q路发送信号的所述幅度改变量的比值和所述相位改变量的差值以及所述变换矩阵中的至少一个，对所述I路发送信号和所述Q路发送信号进行预补偿。
10.一种电子设备，所述电子设备包括根据权利要求1-8中任一项所述的光发射机IQ不平衡的估计装置或者根据权利要求9所述的光发射机IQ不平衡的补偿装置。
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