CN117256129A - 一种相位噪声估计方法及装置 - Google Patents

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CN117256129A CN202180096779.XA CN202180096779A CN117256129A CN 117256129 A CN117256129 A CN 117256129A CN 202180096779 A CN202180096779 A CN 202180096779A CN 117256129 A CN117256129 A CN 117256129A
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Abstract

本申请提供一种相位噪声估计方法及装置，涉及通信技术领域，用于提高相位噪声估计准确性。本申请提供的相位噪声估计方法包括：从接收信号中获取导频信号和数据信号；对该导频信号进行滤波得到导频滤波信号，将该导频滤波信号与理论导频信号进行比较，得到导频相噪值；对该数据信号分别进行前向滤波和后向滤波，以得到前向滤波信号和后向滤波信号，并根据该导频相噪值分别确定该前向滤波信号的第一相噪值和该后向滤波信号的第二相噪值；根据该第一相噪值补偿该数据信号，得到第一补偿信号；根据该第二相噪值补偿该数据信号，得到第二补偿信号；从该第一补偿信号和该第二补偿信号中选择一个补偿信号作为该接收信号的解调信号。

Description

一种相位噪声估计方法及装置 技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种相位噪声估计方法及装置。
背景技术
太赫兹有源电缆(terahertz active cable，TAC)设备是一种有线的高速数据通信设备，用于实现高密度高速率的数据信号的传输。TAC设备主要包括具有太赫兹导波能力的塑料电缆、以及塑料电缆两端连接的具有标准封装尺寸的收发机。其中，塑料电缆用于实现调制信号的传输；收发机用于实现数据信号的双向发送和接收。由于塑料电缆的传输损耗相对较大，为了在更长的传输距离上提供更大的信号带宽和数据传输速率，收发机通常采用相干通信的架构。具体的，以该收发机包括发送模块和接收模块为例，发送模块将外部输入的数据信号S(t)调制在一个本地太赫兹载波LOt上以得到调制信号，其中，LO是本地(local，LO)的缩写，t是发送(transmission，t)的缩写，该调制信号通过塑料电缆传输到另一侧的接收模块中，接收模块则利用另一个本地太赫兹载波LOr对该调制信号进行混频，其中，r是接收(receive，r)的缩写，得到解调的数据信号R(t)。由于两个载波LOt和LOr具有各自不同的稳定性差异，两个载波之间存在一个时变的相位差φ(t)，收发机进行调制和解调的过程中，LOt和LOr的相位差φ(t)会附加在数据信号S(t)的相位上传递给解调出的数据信号R(t)，形成相位噪声。在高速通信场景中，数据信号的误码率要求极低，一般要求误码率小于10 -6，在这种情况下两个载波LOt和LOr的相位差产生的相位噪声会导致严重的误码率瓶颈。因此，为了保证误码率的要求，需要估计、跟踪数据信号S(t)中相位差φ(t)的变化，并在数据信号R(t)中补偿该相位差。现有技术通过以下两种方案进行数据信号中相位噪声的估计。
方案一，通过导频信号估计一段数据信号中每个数据信号所在位置的相位噪声。对于一段数据信号，首先估计出数据信号两端的导频信号所在位置的相位噪声，例如表示为φ(ta)和φ(tb)，然后利用线性或多项式插值的方式估计该段数据信号中每个数据信号所在位置的相位噪声，例如表示为 其中F(.)代表插值函数。但是，这种相位噪声估计的方法，仅仅使用了该段数据信号两端导频信号的信息，并且由于导频间隔较远，相关性较弱，相位噪声跟踪的精度较低，难以满足低误码率场景的需求。
方案二，用前一时刻的相噪估计值φ(t-1)对当前时刻t的数据信号R(t)进行相噪补偿，对相噪补偿后的信号R’(t)进行判决得到t时刻的数据信号S(t)的估计值S’(t)，然后根据R(t)和S’(t)之间的差异估计出当前时刻t的相位噪声φ(t)，这一过程持续迭代，从而实现所有数据信号的相位噪声估计和补偿。但是，由于t和t-1时刻的相位噪声并不相等，补偿φ(t-1)后的信号R’(t)仍然带有部分残留的相位噪声，导致R’(t)出现错误判决的概率增加，如果R’(t)出现错判，接收模块将得到与数据信号S(t)完全不同的估计值S’(t)，此时根据R(t)和S’(t)所计算出的相位噪声也会出现偏差，在迭代过程中，这一偏差将进一步影响后续信号的相位噪声估计和补偿。而且，当接收模块的相位噪声较大，或信号调制模式较高时，这一估计导致误差传递的概率增大，进而导 致误码率快速恶化。
发明内容
本申请实施例提供一种相位噪声估计方法及装置，该相位噪声估计方法在提高相位噪声估计的准确性的同时，能够满足数据信号低误码率的需求。为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种相位噪声估计方法，该方法包括：从接收信号中获取导频信号和数据信号，对该导频信号进行滤波得到导频滤波信号，将该导频滤波信号与理论导频信号进行比较，得到导频相噪值，其中，该导频信号可以包括分别位于该数据信号头部和尾部的第一导频分量信号和第二导频分量信号，该第一导频分量信号对应第一导频相噪值，该第二导频分量信号对应第二导频相噪值，对该数据信号分别进行前向滤波和后向滤波，以得到前向滤波信号和后向滤波信号，并根据该导频相噪值分别确定该前向滤波信号的第一相噪值和该后向滤波信号的第二相噪值，即根据该第一导频分量信号对应的第一导频相噪值确定第一相噪值，根据该第二导频分量信号对应的第二导频相噪值确定第二相噪值，根据该第一相噪值补偿该数据信号，得到第一补偿信号，根据该第二相噪值补偿该数据信号，得到第二补偿信号，从该第一补偿信号和该第二补偿信号中选择一个补偿信号作为该接收信号的解调信号。
上述技术方案中，对导频信号进行滤波得到导频滤波信号，并比较该导频滤波信号与该导频信号以得到导频相噪值，对数据信号进行前向滤波和后向滤波并根据导频相噪值确定该数据信号的第一相噪值和第二相噪值，在此过程中充分利用了相噪值在时间轴上的前后相关性，提高了相噪值估计的准确性。另外，该前向滤波和该后向滤波在滤波过程中相互独立，保留了该第一相噪值和该第二相噪值估计的轨迹的差异，并利用该差异分别对该第一相噪值和该第二相噪值补偿后的数据信号进行符号判决，在此基础上通过FEC校验计算对数据信号的差异进行了除误，从而提高了相位噪声估计的准确性，进一步保证了数据信号低误码率的需求。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该理论导频信号是该接收信号对应的原始信号中包括的导频信号(即原始导频信号)。上述可能的实现方式中，该理论导频信号可以事先配置给该发送模块和该接收模块，利用该理论导频信号与滤波后的滤波导频信号比较，得到导频信对应的相噪值，从而保证了导频相噪值的准确性。
在第一方面的一种可能的实现方式中，从该接收信号中获取的导频信号包括分别位于该数据信号的头部和尾部的第一导频分量信号和第二导频分量信号，该第一导频分量信号对应第一导频相噪值，该第二导频分量信号对应第二导频相噪值；根据该导频相噪值分别确定该前向滤波信号的第一相噪值和该后向滤波信号的第二相噪值，包括：根据该第一导频相噪值确定该前向滤波信号的第一相噪值；根据该第二导频相噪值确定该后向滤波信号的第二相噪值。上述可能的实现方式中，利用该第一导频相噪值确定该前向滤波信号的第一相噪值，利用该第二导频相噪值确定该后向滤波信号的第二相噪值，在此过程中充分利用了相噪值在时间轴上的前后相关性，提高了该第一相噪值和该第二相噪值估计的准确性。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该前向滤波信号和该后向滤波信号均包括连续的M个数据分量信号，M为正整数；对于该前向滤波信号包括的该M个数据分量信号， 根据该第一导频相噪值确定该前向滤波信号的第一相噪值，包括：根据该第一导频相噪值确定该M个数据分量信号中的第1个数据分量信号的相噪值，并根据该M个数据分量信号中第i个数据分量信号的相噪值确定该M个数据分量信号中第i+1个数据分量信号的相噪值，以得到该第一相噪值，i的取值范围为1至M-1；对于该后向滤波信号包括的该M个数据分量信号，根据该第二导频相噪值确定该后向滤波信号的第二相噪值，包括：根据该第二导频相噪值确定该M个数据分量信号中的最后1个数据分量信号的相噪值，并根据该M个数据分量信号中第j+1个数据分量信号的相噪值确定该M个数据分量信号中第j个数据分量信号的相噪值，以得到该第二相噪值，j的取值范围为1至M-1。上述可能的实现方式中，充分利用了相噪值在时间轴上的前后相关性，且前向滤波和后向滤波在滤波过程中相互独立，保留了该第一相噪值和该第二相噪值估计的轨迹的差异，并利用该差异分别对该第一相噪值和该第二相噪值补偿后的数据信号进行符号判决，在此基础上通过FEC校验计算对数据信号差异进行了除误，从而提高了相位噪声估计的准确性。
在第一方面的一种可能的实现方式中，比较该第一补偿信号和该第二补偿信号，以确定出不可靠数据的数据位置；将该数据信号中位于该数据位置上的数据分量信号分别进行前向滤波和后向滤波，得到前向分量滤波信号和后向分量滤波信号；分别确定该前向分量滤波信号的第一分量相噪值和该后向分量滤波信号的第二分量相噪值；分别根据该第一分量相噪值和该第二分量相噪值补偿该数据分量信号，以得到第一数据分量信号和第二数据分量信号；根据该第一数据分量信号和该第二数据分量信号校正该第一补偿信号和该第二补偿信号。上述可能的实现方式中，通过比较该第一补偿信号和该第二补偿信号，已确定该数据信号中不可靠的数据的数据位置，并确定出位于该不可靠的数据的数据位置上的数据分量信号，对该数据分量信号再次进行前向滤波和后向滤波，进一步保证了低误码率区间下相位噪声估计的准确性。
在第一方面的一种可能的实现方式中，从接收信号中获取导频信号和数据信号，包括对该接收信号进行串并转换，以得到数据块；从该数据块中分离出该导频信号和该数据信号。上述可能的实现方式中，分离出该导频信号和数据信号，对该导频信号和数据信号独立进行滤波，保证了导频信号和数据信号滤波的独立性，保证了相位噪声估计的准确性。
在第一方面的一种可能的实现方式中，从该第一补偿信号和该第二补偿信号中选择一个补偿信号作为该接收信号的解调信号，包括确定该第一补偿信号的前向误码校验值和该第二补偿信号的后向误码校验值；将该前向误码校验值和该后向误码校验值中较小的误码校验值对应的补偿信号作为该接收信号的解调信号。上述可能的实现方式中，选择该前向误码校验值和该后向误码校验值中较小的误码校验值对应的补偿信号作为该接收信号的解调信号，提高了补偿信号的准确性，从而保证了数据信号低误码率的需求。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该第一补偿信号和该第二补偿信号是进行符号判决后的信号。上述可能的实现方式中，对该第一相噪值和该第二相噪值补偿后的数据信号进行符号判决，以得到第一补偿信号和第二补偿信号，进一步消除了相噪估计估计的差异，保证了相噪估计的准确性。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该滤波为卡尔曼滤波。上述可能的实现方式中，对导频信号进行科尔曼滤波，对数据信号进行前向卡尔曼滤波和后向卡尔曼滤 波，保证了该导频相噪值、该第一相噪值和该第二相噪值估计的准确性。
在第一方面的一种可能的实现方式中，该滤波为单信号滤波或者多信号同时滤波。上述可能的实现方式中，可以降低滤波的复杂度，进而提高相噪估计的速度。
第二方面，提供一种装置，该装置包括：获取单元，从接收信号中获取导频信号和数据信号；第一滤波估计单元，用于对该导频信号进行滤波得到导频滤波信号；将该导频滤波信号与理论导频信号进行比较，得到导频相噪值；第二滤波单元，用于对该数据信号进行前向滤波，以得到前向滤波信号；第三滤波单元，用于对该数据信号进行后向滤波，以得到后向滤波信号；第一估计单元，用于根据该导频相噪值分别确定该前向滤波信号的第一相噪值和该后向滤波信号的第二相噪值；补偿单元，用于根据该第一相噪值补偿该数据信号，得到第一补偿信号，根据该第二相噪值补偿该数据信号，得到第二补偿信号；第二估计单元，用于从该第一补偿信号和该第二补偿信号中选择一个补偿信号作为该接收信号的解调信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该理论导频信号是该接收信号对应的原始信号中包括的导频信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中，从该接收信号中获取的导频信号包括分别位于该数据信号的头部和尾部的第一导频分量信号和第二导频分量信号，该第一导频分量信号对应第一导频相噪值，该第二导频分量信号对应第二导频相噪值，该第一估计单元用于：根据该第一导频相噪值确定该前向滤波信号的第一相噪值；根据该第二导频相噪值确定该后向滤波信号的第二相噪值。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该前向滤波信号和该后向滤波信号均包括连续的M个数据分量信号，M为正整数，该第一估计单元还用于：对于该前向滤波信号包括的该M个数据分量信号，根据该第一导频相噪值确定该M个数据分量信号中的第1个数据分量信号的相噪值，并根据该M个数据分量信号中第i个数据分量信号的相噪值确定该M个数据分量信号中第i+1个数据分量信号的相噪值，以得到该第一相噪值，i的取值范围为1至M-1；对于该后向滤波信号包括的该M个数据分量信号，根据该第二导频相噪值确定该M个数据分量信号中的最后1个数据分量信号的相噪值，并根据该M个数据分量信号中第j+1个数据分量信号的相噪值确定该M个数据分量信号中第j个数据分量信号的相噪值，以得到该第二相噪值，i的取值范围为1至M-1。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该装置还包括比较单元和校正单元；该比较单元，用于比较该第一补偿信号和该第二补偿信号，以确定出不可靠数据的数据位置；该第二滤波单元，还用于将该数据信号中位于该数据位置上的数据分量信号进行前向滤波，得到前向分量滤波信号；该第三滤波单元，还用于将该数据信号中位于该数据位置上的数据分量信号进行后向滤波，得到后向分量滤波信号；该第一估计单元，还用于分别确定该前向分量滤波信号的第一分量相噪值和该后向分量滤波信号的第二分量相噪值；该补偿单元，还用于分别根据该第一分量相噪值和该第二分量相噪值补偿该数据分量信号，以得到第一数据分量信号和第二数据分量信号；该校正单元，用于根据该第一数据分量信号和该第二数据分量信号校正该第一补偿信号和该第二补偿信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该获取单元还用于：对该接收信号进行串并转换，以得到数据块；从该数据块中分离出该导频信号和该数据信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该第二估计单元还用于：确定该第一补偿信号的前向误码校验值和该第二补偿信号的后向误码校验值；将该前向误码校验值和该后向误码校验值中较小的误码校验值对应的补偿信号作为该接收信号的解调信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该第一补偿信号和该第二补偿信号是进行符号判决后的信号。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该滤波为卡尔曼滤波。
在第二方面的一种可能的实现方式中，该滤波为单信号滤波或者多信号同时滤波。
第三方面提供一种收发机，该收发机包括相互耦合的处理器和存储器，该存储器中包括程序指令，该处理器执行如上述第一方面或者第一方面的任一种可能的实现方式所提供的相位噪声估计方法。
可以理解地，上述提供的任一种装置均可用于执行上文所提供的对应的方法，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种接收模块的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种相位噪声估计方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的一种数据块的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种导频信号滤波的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种前向滤波和后向滤波的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种根据比较模块确定序号模板的示意图；
图7为本申请实施例提供的一种数据分量信号进行前向滤波和后向滤波的示意图；
图8为本申请实施例提供的另一种数据分量信号进行前向滤波和后向滤波的示意图；
图9为本申请实施例提供的一种相噪估计方法的示意图；
图10为本申请实施例提供的另一种相噪估计方法的示意图；
图11为本申请实施例提供的一种相噪估计装置的结构示意图；
图12为本申请实施例提供的另一种相噪估计装置的结构示意图。
具体实施方式
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a、b、或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c，或a、b和c，其中a、b、c可以是单个，也可以是多个。另外，本申请实施例采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一阈值和第二阈值仅仅是为了区分不同的阈值，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。
需要说明的是，本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如” 等词旨在以具体方式呈现相关概念。
太赫兹有源电缆(terahertz active cable，TAC)设备是一种有线的高速数据通信设备，通常安装在数据服务器的板卡之间，和/或数据中心内的机柜之间，用于实现高密度高速率的数据信号的传输。TAC设备主要包括塑料电缆以及塑料电缆两端连接的收发机。其中，塑料电缆用于实现调制信号的传输；收发机可以包括小型可插拔(small form-factor pluggable，SFP)模块或四通道小型可插拔(quad small form-factor pluggable，QSFP)模块，用于实现数据信号的双向发送和接收。具体的，以该收发机包括SFP，该SFP包括发送模块和接收模块为例进行说明，在进行一个方向的数据信号的传输时，发送模块接收外部输入的数据信号，并将其调制到一个太赫兹载波上得到调制信号，该调制信号通过塑料电缆传输到另一侧的接收模块中，接收模块对接收到的调制信号进行解调，得到输入的数据信号。
由于塑料电缆的传输损耗相对较大，为了在更长的传输距离上提供更大的信号带宽和数据传输速率，收发机通常采用相干通信的架构。具体的，以该收发机包括SFP，该SFP包括发送模块和接收模块为例，发送模块接收外部输入的数据信号S(t)并将其调制在一个本地太赫兹载波LOt上以得到调制信号，该调制信号通过塑料电缆传输到另一侧的接收模块中，接收模块则利用另一个本地太赫兹载波LOr对该调制信号进行混频，得到解调的数据信号R(t)。由于LOt和LOr具有各自不同的稳定性差异，LOt和LOr之间存在一个时变的相位差φ(t)，并且该相位差表现为一个具有随机游走特性的维纳过程，该维纳过程满足公式(1)：
其中，δ(t)为一个随机噪声，φ(t)为t时刻LOt和LOr的相位差，φ(t-1)为t-1时刻LOt和LOr的相位差。
收发机进行解调的过程中，LOt和LOr的相位差φ(t)会附加在数据信号S(t)的相位上传递给解调出的数据信号R(t)，导致收发机收到的数据信号R(t)存在相位噪声，数据信号R(t)满足公式(2)：
其中，n(t)是收发机中的加性白噪声，i表示复数。
在高速通信场景中，要求数据信号的误码率极低，一般要求误码率小于10 -6，在这种情况下LOt和LOr的相位差产生的相位噪声会导致严重的误码率瓶颈。因此，为了保证误码率的要求，需要估计和跟踪数据信号S(t)中相位差φ(t)的变化，并在数据信号R(t)中补偿该相位差。
相位噪声估计的困难在于，由于接收模块只能观测到数据信号R(t)，而无法获取数据信号S(t)，故只能通过猜测数据信号S(t)来进行估计。若数据信号S(t)判断错误，则将导致相位噪声估计出错。因此，相干通信构架中，发送模块会在数据信号S(t)中间歇性地***导频信号P(t)，辅助接收模块通过正确的导频信号P(t)估计出此时的正确相位噪声。
现有技术中，方案一通过数据信号R(t)两端的导频信号P(t)估计数据信号R(t)的相位噪声；方案二通过前一时刻的相位噪声估计当前时刻的相位噪声，持续迭代获得数据信号R(t)相位噪声。但是，方案一和方案二中相位噪声的估计存在较大的误差，难以 满足低误码率的需求。
基于此，本申请实施例提供了一种相位噪声估计方法，该相位噪声估计方法在提高数据信号相位噪声估计准确性的同时，还能保证低误码率的要求。该相位噪声估计方法可应用于收发机中的接收模块。该收发机可以包括但不限于小型可插拔模块和四通道小型可插拔模块等。该收发机可以应用于TAC中，比如该TAC可以是上文所提供的TAC。
图1为本申请实施例提供的一种收发机中的接收模块结构示意图，如图1所示，该接收模块可以包括：耦合结构101、射频电路102、处理器103和输出端口104。
其中，耦合结构101耦合在塑料线缆与射频电路102之间，用于接收塑料电缆中传输的射频信号。
射频电路102主要用于实现高频信号和低频信号的相互转换，以及对高频信号和低频信号进行处理。该射频电路103可以包括一个或者多个滤波器，或其他与该接收模块转换和处理该高频信号和该低频信号相关联的组件。在本申请实施例中，该射频电路102用于将塑料电缆中传输的高频率的射频信号转换为低频率的基带信号。
处理器103是的控制中心，执行接收模块的各种功能和处理数据，从而对接收模块进行整体监控。可选地，处理器103可以包括一个或多个处理单元，比如，上述处理器103可以包括中央处理器(central processing unit，CPU)、应用处理器(application processor，AP)、调制解调处理器、放大器、数字模拟转换器(digital to analog converter，DAC)、模拟数字转换器(analog-to-digital converter，ADC)、控制器、视频编解码器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、基带处理器和/或神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)等。其中，不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或多个处理器中。在本申请实施例中，该相位噪声估计方法主要应用于该处理器103中，用于估计数据信号的相位噪声。
输出端口104为处理器103和***接口模块之间提供接口，比如，***接口模块可以是通用串行总线(universal serial bus，USB)设备等。例如，该输出端口可以与USB设备连接，用于向USB设备发送数据信号。
图2为本申请实施例提供的一种相位噪声估计方法，该相位噪声估计方法应用于上文所提供的接收模块中，具体由该接收模块中的处理器执行。如图2所示，该相位噪声估计方法包括以下步骤。
S201：从接收信号中获取导频信号和数据信号。
在一种可能的实施例中，该接收信号是上述耦合结构通过串行方式接收的，将接收信号存储在处理器中的数据缓存器中，该数据缓存器将该接收信号转换为并行，以得到一个或者多个数据块。对于该一个或者多个数据块中的每个数据块，该数据块可以包括数据信号和导频信号。其中，该数据信号可以包括连续的M个数据分量信号。该导频信号可以包括分别位于该数据信号的头部的第一导频分量信号P f和尾部的第二导频分量信号P b。需要说明的是，M可以是大于或等于1的正整数，其具体数值可以根据实际需求或相关技术人员的经验进行设置，本申请实施例对此不做具体限制。
下面以该数据块包括第一导频分量信号P f、第二导频分量信号P b和连续的M个数据分量信号为例进行其结构的说明。示例性的，如图3所示，该数据块包括第一导频分量信号P f、第二导频分量信号P b和连续的M个数据分量信号，该连续的M个数据分量信号可 以表示为R 1至R M。其中，该第一导频分量信号P f位于该数据信号的头部且与数据分量信号R 1相邻(或连续)，该第二导频分量信号P b位于该数据信号的尾部且与数据分量信号R M的相邻(或连续)。
进一步的，从该数据块中分别分离出该导频信号和数据信号。比如，该处理器包括信号类型分割器，将该数据块导入信号类型分割器中，该信号类型分割器按照信号类型的不同对该数据块进行分割，从而分离出该数据信号和该导频信号。
S202：对该导频信号进行滤波得到导频滤波信号，将该导频滤波信号与理论导频信号进行比较，得到导频相噪值。
其中，该导频信号可以包括位于该数据信号的头部的第一导频分量信号P f，以及位于该数据信号尾部的第二导频分量信号P b。对导频信号滤波可以是对导频信号进行前向滤波，或者对导频信号进行后向滤波，关于前向滤波和后向滤波的描述具体可以参考S203中关于前向滤波和后向滤波的相关描述，此处不再赘述。
另外，该理论导频信号是发送端发送该接收信号对应的原始信号中包括的导频信号(即原始导频信号)。该发送端可以是上文中提供的发送模块。该理论导频信号可以事先配置给该发送模块和该接收模块。该理论导频信号在从发送模块传输至接收模块的过程中会产生一定的噪声(比如，该噪声可以包括随机噪声)，即该接收模块从接收信号中获取的导频信号中带有噪声。
在一种可能的实施例中，对该导频信号进行滤波，即降低或滤除该导频信号中的噪声(比如，滤除掉随机噪声)，以得到导频滤波信号；将滤波后的导频滤波信号与理论导频信号相比较以得到导频相噪值，即得到该导频信号中每个导频信号对应的相噪值(相噪值也可以称为相位噪声值)。示例性的，如图4所示，该导频信号包括第一导频分量信号P f和第二导频分量信号P b，对第一导频分量信号P f和第二导频分量信号P b进行前向滤波，得到第一导频滤波信号和第二导频滤波信号，分别将第一导频滤波信号和第二导频滤波信号与发送端发送该接收信号时使用的第一导频分量信号和第二导频分量信号相比较，以得到该第一导频分量信号P f对应的第一导频相噪值φ(P f)和该第二导频分量信号P b对应的第二导频相噪值φ(P b)。图4中以前向滤波为例进行说明。
在一种可能的实施例中，该滤波可以为卡尔曼(kalman filtering，Kalman)滤波，即对该导频信号进行卡尔曼滤波。
在进行导频信号的滤波时，发送端发送该接收信号时使用的导频信号在接收端已知，因此，可以直接通过计算得到导频信号中每个导频分量信号对应的相噪值。由于该第一导频分量信号P f和该第二导频分量信号P b的间隔是相邻数据分量信号间隔的M倍，因此，公式(1)所对应的维纳过程中，该第一导频分量信号P f和该第二导频分量信号P b之间的随机噪声的功率也会增大M倍，此时该第一导频分量信号P f和该第二导频分量信号P b进行滤波时随机噪声的方差为MG。其中，G是单个数据分量信号进行滤波时随机噪声的方差。
S203：对该数据信号分别进行前向滤波和后向滤波，以得到前向滤波信号和后向滤波信号，并根据该导频相噪值分别确定该前向滤波信号的第一相噪值和该后向滤波信号的第二相噪值。
其中，该数据信号可以包括多个数据分量信号，对该数据信号进行前向滤波可以是指 按照该多个数据分量信号的接收顺序依次从最先接收的数据分量信号开始向后滤波。该前向滤波是相对于该后向滤波而言的，对该数据信号进行后向滤波可以是指按照该多个数据分量信号的接收顺序依次从最后接收到的数据分量信号开始向前滤波。该前向滤波和该后向滤波在滤波时的方向相反，在本申请实施例中该前向滤波和该后向滤波仅存在滤波方向的不同，无其他实质性的区别。
进一步的，对该数据信号进行前向滤波，以得到前向滤波信号，并根据该第一导频相噪值确定该前向滤波信号的第一相噪值。具体的，如图5中的(a)所示，该数据信号包括连续的M个数据分量信号且可以表示为R 1至R M。其中，R 1和R M分别是该连续的M个数据分量信号中的第一个数据分量信号和最后一个数据分量信号。根据该第一导频相噪值φ(P f)确定该M个数据分量信号中的第1个数据分量信号R 1的相噪值φ f(1)，根据该相噪值φ f(1)确定该M个数据分量信号中第2个数据分量信号R 2的相噪值φ f(2)，依次迭代，根据该M个数据分量信号中第i个数据分量信号R i的相噪值φ f(i)确定该M个数据分量信号中第i+1个数据分量信号R i+1的相噪值φ f(i+1)，根据该相噪值φ f(i+1)，确定该M个数据分量信号中第M个数据分量信号R M的相噪值φ f(M)。从而确定该M个数据分量信号中每个数据分量信号对应的相噪值，即得到前向相噪值φ f(t)，该前向相噪值φ f(t)也可以称为第一相噪值φ f(t)，M为正整数，i的取值范围为1至M-1。图5中的(a)仅示出了部分数据分量信号，和部分数据分量信号对应的导频相噪值。
在一种可能的实施例中，对该数据信号进行后向滤波，以得到后向滤波信号，并根据该第二导频相噪值确定该后向滤波信号的第二相噪值。具体的，如图5中的(b)所示，该后向滤波信号包括连续的M个数据分量信号且可以表示为R 1至R M，根据该第二导频相噪值φ(P b)确定该M个数据分量信号中的最后一个数据分量信号R M的相噪值φ b(M)，依次迭代，并根据该M个数据分量信号中第j+1个数据分量信号R j+1的相噪值φb(j+1)确定该M个数据分量信号中第j个数据分量信号R j的相噪值φ b(j)，根据该M个数据分量信号中第j个数据分量信号R j的相噪值φ b(j)，确定该M个数据分量信号中第2个数据分量信号R 2的相噪值φ b(2)，根据该M个数据分量信号中第2个数据分量信号R 2的相噪值φ b(2)，确定该M个数据分量信号中第1个数据分量信号R 1的相噪值φ b(1)。从而确定该M个数据分量信号中每个数据分量信号对应的相噪值，即得到后向相噪值φ b(t)，该后向相噪值φ b(t)也可以称为第二相噪值φ b(t)，M为正整数，j的取值范围为1至M-1。图5中的(b)仅示出了部分数据分量信号，和部分数据分量信号对应的导频相噪值。
在一种可能的实施例中，该滤波可以为卡尔曼(kalman filtering，Kalman)滤波，即对该数据信号分别进行卡尔曼前向滤波和卡尔曼后向滤波。
在另一种可能的实施例中，该滤波可以为单信号滤波或者多信号同时滤波。其中，单信号滤波是指以一个数据分量信号为单位进行滤波；多信号同时滤波是指将该多个数据分量信号中相邻的至少两个数据分量信号作为一个整体进行滤波。例如，可以将相邻的2个数据分量信号进行滤波，此时，相位噪声发生变化的时间间隔是2个数据分量信号周期。因此，随机噪声的功率会增大2倍，在滤波计算时，如果以一个数据分量信号为单位进行滤波时随机噪声的方差为G，则以相邻的2个数据分量信号作为一个整体进行滤波时随机噪声的方差值为2G。
下面以前向滤波为例，进行第一相噪值估计的原理说明。在进行第一相噪值估计时，第一相噪值φ f(t)是状态变量，发送的数据信号S(t)是隐变量，接收的数据信号R(t)是观测变量，此时公式(1)是相位域的状态方程，公式(2)是复数域的观测方程。将公式(2)的观测方程转换到相位域可得到公式(3)：
其中，θ(t)是通过接收数据信号R(t)观测到的相位；ang{}表示计算复数的相位。将接收模块的噪声n(t)叠加到发送的数据信号S(t)上时，产生的噪声ε(t)满足公式(4)：
其中，ε(t)是相位域的观测噪声。在误码率较低的通信场景下，接收信号S(t)的相位噪声远远高于接收模块的噪声n(t)。此时，当n(t)的方差为σ 2时，根据三角函数的近似关系，ε(t)的方差Q满足公式(5)：
将公式(1)中随机噪声δ(t)的方差表示为G，假设t-1时刻估计得到的相噪值为φ(t-1),度量相噪值置信度的协方差为C(t-1)。
由于发送的数据信号S(t)无法获得，公式(3)中的和公式(4)中的θ(t)和Q都无法准确计算。因此，只能通过第一导频分量信号预测t时刻的相噪值φ’(t)和度量t时刻相噪值置信度的协方差C’(t)，其中， 利用相噪值φ’(t)对数据信号R(t)进行补偿和判决，得到一个预测的发送信号S’(t),利用S’(t)计算出θ(t)和Q。
将公式(3)和公式(5)得到变形后的公式(6)和公式(7)如下所示：
根据得到的θ(t)和Q计算t时刻的相噪值φ(t)，以及度量t时刻相噪值置信度的协方差C(t)。
需要说明的是，在进行后向滤波时，过程与前向滤波时相反，公式(1)将转变成公式(8)：
其过程仍然保持一个维纳过程，随机噪声δ(t)的方差也没有发生变化，仍然为G。只是进行t时刻所需的φ’ (t)和C’(t)均由t+1时刻的接收信号产生，后向滤波的φ’(t)和C’(t)则由第二导频分量信号产生。其过程与前向滤波相似，此处不再赘述。
S204：根据该第一相噪值补偿该数据信号，得到第一补偿信号；根据该第二相噪值补偿该数据信号，得到第二补偿信号。
在一种可能的实施例中，该第一补偿信号和该第二补偿信号可以是进行符号判决后的信号。该第一补偿信号也可以称为第一判决符号，该第二补偿信号也可以称为第二判决符 号。具体的，利用该第一相噪值φ f(t)补偿该数据信号，以得到前向补偿信号，并对该前向补偿信号进行符号判决，以得到第一判决符号，即得到第一补偿信号D f(t)；利用该第二相噪值φ b(t)补偿该数据信号，以得到后向补偿信号，并对该后向补偿信号进行符号判决，以得到第二判决符号，即得到第二补偿信号D b(t)。其中，符号判决是将信号近似取整的过程。
S205：从该第一补偿信号和该第二补偿信号中选择一个补偿信号作为该接收信号的解调信号。
由于前向滤波和后向滤波同时出错的概率较低，当第一补偿信号D f(t)和第二补偿信号D b(t)中出现不同的判决符号时，大概率情况下其中有一个符号是正确的，因此，只要识别出其中正确的判决符号便可大幅降低相噪补偿后的数据信号的误码率。
在一种可能的实施例中，由于数据信号S(t)是在前向纠错码(forward error correction，FEC)编码后生成的，故本申请实施例通过FEC对该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)进行FEC校验计算。具体的，将该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)进行FEC校验计算，从而得到该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)中的前向误码校验值和后向误码校验值，比较该前向误码校验值和该后向误码校验值，并选择误码校验值较小的补偿信号作为该接收信号的解调信号。
其中，FEC是一种增加数据信号通讯可信度的方法。由于FEC校验计算只需要进行二元比特位的逻辑运算，而不用进行复杂的迭代译码，因此，FEC校验计算的运算复杂度低，便于实现。FEC校验计算可以包括以下两种方式。
在一种可能的实施例中，将该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)表示的两组码字分别带入FEC校验矩阵，利用FEC校验矩阵计算出两组码字分别对应的错误校验位个数，即得到该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)中的前向误码校验值和后向误码校验值，将该前向误码校验值和该后向误码校验值并选择误码校验值较小的补偿信号作为该接收信号的解调信号。
可选的，将该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)中不同的判决符号进行不同的交叉组合，对不同符号组合表示的码字进行FEC校验计算，并选择误码校验值错误最少的符号组合作为正确的判决符号，选择该正确的判决符号对应的补偿信号作为该接收信号的解调信号。
进一步的，在上述S203中，由于对该数据信号的前向滤波和后向滤波均具有连续传递的特点，若某个位置的数据分量信号的相位噪声估计出现较大偏差时，这个偏差会通过滤波过程传递给下一个数据分量信号，使得其后若干个数据分量信号滤波输出的可靠性降低。而且，这种偏差很难被符号判决时的判决误差准确感知，也很难被滤波时的置信度协方差参数准确感知。因此，单纯使用判决误差或者使用协方差作为权重对第一相噪值和第二相噪值进行加权融合的方法，在低误码率区间提升相噪估计准确性的效果有限。
基于此，在上述S204中，本申请实施例还可以通过比较该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)，将该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)中不一致的数据分量信号再次进行前向滤波和后向滤波，从而对该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)进行提升和增强。下面进行详细的说明。
进一步的，比较该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)，以确定出不可靠 的数据分量信号的数据位置。其中，该不可靠的数据分量信号可以包括该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)中不一致的数据分量信号，该不可靠的数据分量信号该还可以包括该不一致的数据分量信号相邻两侧的两个或者两个以上潜在不可靠的数据分量信号。比如，该潜在不可靠的数据分量信号可以包括2个、4个或6个数据分量信号。
具体的，处理器可以比较该第一补偿信号和该第二补偿信号，以识别出该第一补偿信号和该第二补偿信号中不可靠的数据分量信号的数据位置。比如，该处理器中可以包括比较模块，将第一补偿信号和该第二补偿信号送入比较模块中，由该比较模块将该第一补偿信号和该第二补偿信号中不一致的数据分量信号的数据位置识别出来，由于潜在的估计偏差还会波及后续的数据分量信号，因此，该比较模块还可以根据滤波的方向，将与该不一致的数据分量信号的数据位置相邻的潜在不可靠的数据分量信号的数据位置也识别出来。综合考虑所有不可靠的数据分量信号的数据位置后，输出一个序号模板，该序号模板可标识出所有一致的数据分量信号的数据位置、以及不可靠的数据分量信号的数据位置。
示例性的，如图6所示，该第一补偿信号D f(t)可以包括12个数据分量信号且可以表示为D f(1)至D f(12)，该第二补偿信号D b(t)可以包括12个数据分量信号且可以表示为D b(1)至D b(12)，分别将D f(1)至D f(12)和D b(1)至D b(12)送入比较模块，比较模块标识出所有一致的数据分量信号的数据位置、以及不可靠的数据分量信号(包括不一致的数据分量信号和潜在不可靠的数据分量信号)的数据位置，并输出序号模板M(t)，在序号模板M(t)中一致的数据分量信号的数据位置表示为1，不可靠的数据分量信号的数据位置表示为0。其中，D f(4)和D b(4)、D f(9)和D b(9)为不一致的数据分量信号，D f(5)、D f(10)、D b(3)和D b(8)为潜在不可靠的数据分量信号。图6以该潜在不可靠的数据分量信号包括两个数据分量信号为例进行说明。
进一步的，通过序号模板M(t)还可以将该第一相噪值φ f(t)和该第二相噪值φ b(t)中一致的数据分量信号的数据位置对应的相噪值筛选出来，并将该第一相噪值φ f(t)和该第二相噪值φ b(t)中一致的数据分量信号的数据位置对应的相噪值进行数据融合，从而为序号模板M(t)标识的一致的数据分量信号的数据位置上的每个数据分量信号生成一个单一的相噪估计值φ(M)。
其中，数据融合可以使用多个不同的数据融合方法。例如，方法一，可以用该第一相噪值φ f(t)和该第二相噪值φ b(t)对应的协方差C f(t)和C b(t)做为权重，对该第一相噪值φ f(t)和该第二相噪值φ b(t)中一致的数据分量信号的数据位置的相噪值进行加权平均得到相噪值φ(M)。方法二，可以用第一补偿信号D f(t)和第二补偿信号D b(t)对应的判决误差作为权重，对该第一相噪值φ f(t)和该第二相噪值φ b(t)中一致的数据分量信号的数据位置的相噪值进行加权平均得到相噪值φ(M)。方法三，还可以直接对该第一相噪值φ f(t)和该第二相噪值φ b(t)中一致的数据分量信号的数据位置的相噪值进行平均得到相噪值φ(M)。
进一步的，通过序号模板M(t)还可以分别将该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)中一致的数据分量信号的数据位置对应的补偿信号筛选出来，得到第一补偿信号D f’(t)和第二补偿信号D b’(t)。
在一种可能的实施例中，将该序号模板M(t)取反后得到另一个序号模板M’(t)，该序号模板M’(t)标识出了该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)中所有不 可靠数据分量信号的数据位置，利用该序号模板M’(t)对数据信号S(t)进行筛选，以得到数据分量信号k(t)。其中，该数据分量信号k(t)可以包括一组或多组，每组可以包括一个或者连续的多个数据分量信号。
进一步的，将该数据分量信号k(t)分别进行前向滤波和后向滤波，得到前向分量滤波信号和后向分量滤波信号，分别确定该前向分量滤波信号的第一分量相噪值和该后向分量滤波信号的第二分量相噪值。
其中，对于一致的数据分量信号的数据位置上的相噪值，经过数据融合后的相噪值φ(M)与该第一相噪值φ f(t)和该第二相噪值φ b(t)相比具有更高的精度，因此，能够为数据分量信号k(t)在前向滤波和后向滤波中提供比之前更准确的相噪值，降低前向滤波或后向滤波估计时发生错误的概率。
在对数据分量信号k(t)进行前向滤波和后向滤波时，根据相噪值φ(M)确定该数据分量信号k(t)的该第一分量相噪值和该第二分量相噪值。示例性的，如图7所示，以该数据分量信号k(t)包括2组，且每组包括连续的3个数据分量信号为例进行说明。该数据分量信号k(t)包括第一组数据分量信号k(t1)和第二组数据分量信号k(t2)，该第一组数据分量信号k(t1)和该第二组数据分量信号k(t2)不相邻，该第一组数据分量信号k(t1)可以包括数据分量信号k(3)、k(4)和k(5)，该第二组数据分量信号k(t2)可以包括数据分量信号k(8)、k(9)和k(10)，其中，k(4)和k(9)为不一致的数据分量信号，k(3)、k(5)、k(8)和k(10)为潜在不可靠的数据分量信号。分别对该第一组数据分量信号k(t1)和该第二组数据分量信号k(t2)进行前向滤波和后向滤波，并根据该第一组数据分量信号k(t1)相邻的数据分量信号的数据位置对应的相噪值φ(2)和φ(6)，分别确定该第一组数据分量信号k(t1)的第一分量相噪值φ f(t1)和该第二分量相噪值φ b(t1)，根据该第二组数据分量信号k(t2)相邻的数据分量信号的数据位置对应的相噪值φ(7)和φ(11)，分别确定该第二组数据分量信号k(t2)的第一分量相噪值φ f(t2)和该第二分量相噪值φ b(t2)。其中，M(t)为序号模板，φ(M)为经过数据融合后的相噪值。
进一步的，分别利用该第一组数据分量信号k(t1)的该第一分量相噪值φ f(t1)和该第二分量相噪值φ b(t1)补偿该第一组数据分量信号k(t1)，以得到第一组数据分量信号k(t1)的第一数据分量信号D f(t1)和第二数据分量信号D b(t1)；分别利用该第二组数据分量信号k(t2)的该第一分量相噪值φ f(t2)和该第二分量相噪值φ b(t2)补偿该第二组数据分量信号k(t2)，以得到第二组数据分量信号k(t2)的第一数据分量信号D f(t2)和第二数据分量信号D b(t2)。
进一步的，分别根据该第一组数据分量信号k(t1)的该第一数据分量信号D f(t1)和该第二数据分量信号D b(t1)，以及该第二组数据分量信号k(t2)的该第一数据分量信号D f(t2)和该第二数据分量信号D b(t2)校正该第一补偿信号D f’(t)和该第二补偿信号D b’(t)。
具体的，以该第一组数据分量信号k(t1)为例进行说明。分别将该第一数据分量信号D f(t1)和该第二数据分量信号D b(t1)与经过序号模板M(t)筛选后的该第一补偿信号D f’(t)和该第二补偿信号D b’(t)进行合并，得到该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)，从而完成该第一补偿信号D f’(t)和该第二补偿信号D b’(t)的校正。需 要说明的是，利用该第二组数据分量信号k(t2)进行该第一补偿信号D f’(t)和该第二补偿信号D b’(t)校正的过程与该第一组数据分量信号k(t1)的校正的过程类似，此处不再赘述。
在一种可能的实施例中，该数据分量信号k(t)中只有部分不可靠的数据分量信号消失，且该不可靠的数据分量信号与剩余的不可靠的数据分量信号不相邻。如图7所示，数据分量信号k(4)在进行前向滤波和后向滤波后输出的判决符号完全相同，则该第一组数据分量信号k(t1)对应的不可靠数据消失；数据分量信号k(9)在进行前向滤波和后向滤波后输出的判决符号依然不同，则该第二组数据分量信号k(t2)对应的不可靠数据没有消失。该第一组数据分量信号k(t1)与该第二组数据分量信号k(t2)不相邻，此时，分别将该第一数据分量信号D f(t1)、该第二数据分量信号D b(t1)、该第一数据分量信号D f(t2)和该第二数据分量信号D b(t2)与该第一补偿信号D f’(t)和该第二补偿信号D b’(t)进行合并，得到该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)。将得到该第一补偿信号D f(t)和该第二补偿信号D b(t)通过FEC校验计算，以得到前向误码校验值和后向误码校验值，根据该前向误码校验值和该后向误码校验值中较小的误码校验值对应的数据分量信号作为正确的发送信号，即通过FEC校验计算对剩余的不可靠的数据进行选择。
在另一种可能的实施例中，该数据分量信号k(t)中只有部分不可靠的数据分量信号消失，且该不可靠的数据分量信号与剩余的不可靠的数据分量信号相邻。示例性的，如图8所示，以该数据分量信号k(t)包括2组，且每组包括连续的3个数据分量信号为例进行说明。该数据分量信号k(t)包括第一组数据分量信号k(t1)和第二组数据分量信号k(t2)，k(t1)与k(t2)相邻，该第一组数据分量信号k(t1)可以包括数据分量信号k(3)、k(4)和k(5)，该第二组数据分量信号k(t2)可以包括数据分量信号k(6)、k(7)和k(8)，其中k(4)和k(7)为不一致的数据分量信号，k(3)、k(5)、k(6)和k(8)为潜在不可靠的数据分量信号。分别对该第一组数据分量信号k(t1)和该第二组数据分量信号k(t2)进行前向滤波和后向滤波，该第一组数据分量信号k(t1)和该第二组数据分量信号k(t2)相邻两侧的数据分量信号的数据位置对应的相噪值分别是相噪值φ(2)和相噪值φ(9)，并根据相噪值φ(2)确定该第一组数据分量信号k(t1)和该第二组数据分量信号k(t2)的第一相噪值，根据，相噪值φ(9)确定该第一组数据分量信号k(t1)和该第二组数据分量信号k(t2)的第二相噪值。数据分量信号k(4)进行前向滤波和后向滤波后输出的判决符号完全相同，但数据分量信号k(7)进行前向滤波和后向滤波后输出的判决符号依然不相同，此时，第一组数据分量信号k(t1)对应的不可靠的数据分量信号消失，但该第一组数据分量信号k(t1)与该第二组数据分量信号k(t2)相邻。此时，可以如图7中的实施例一样，即通过FEC校验计算对剩余的不可靠的数据进行选择，也可以对剩余的不可靠数据再次进行前向滤波和后向滤波。其中，M(t)为序号模板，φ(M)为经过数据融合后的相噪值。
在本申请实施例提供的方法中，对导频信号进行滤波以确定导频相噪值，对数据信号进行前向滤波和后向滤波并根据导频相噪值确定该数据信号的第一相噪值和第二相噪值，在此过程中充分利用了相噪值在时间轴上的前后相关性，提高了相噪值估计的准确性。此外，保持了前向滤波和后向滤波过程的独立性，保留了该第一相噪值和该第二相噪值估计 的轨迹的差异，并利用该差异分别对该第一相噪值和该第二相噪值补偿后的数据信号进行符号判决，在此基础上通过FEC校验计算对数据信号的差异进行了除误，从而提高了相位噪声估计的准确性，进一步保证了数据信号低误码率的需求。
为便于理解，下面以图9所示的处理器的结构框图为例，对本申请所提供的技术方案进行举例说明。如图9所示，该处理器包括：信号缓存单元301、信号类型分割单元302、第一卡尔曼滤波单元303、第二卡尔曼滤波单元304、第三卡尔曼滤波单元305、相位补偿单元306、符号判决单元307和FEC误码校验单元308。该信号缓存单元301用于对该接收信号进行串并转换，以得到数据块；该信号类型分割单元302用于从该数据块中分离出该导频信号和该数据信号；该第一卡尔曼滤波单元303用于对导频信号进行卡尔曼滤波，得到导频滤波信号；比较所述导频滤波信号与理论导频信号，以得到导频相噪值。其中，从该接收信号中获取的导频信号可以包括分别位于该数据信号的头部和尾部的第一导频分量信号和第二导频分量信号，该第一导频分量信号对应第一导频相噪值，该第二导频分量信号对应第二导频相噪值。该第二卡尔曼滤波单元304用于对数据信号进行前向卡尔曼滤波，以得到前向滤波信号，并根据第一导频相噪值确定该前向滤波信号的第一相噪值；该第三卡尔曼滤波单元305用于对数据信号进行后向卡尔曼滤波，以得到后向滤波信号，并根据第二导频相噪值确定该后向滤波信号的第二相噪值；该相位补偿单元306分别用于根据该第一相噪值补偿该数据信号，根据该第二相噪值补偿该数据信号；该符号判决单元307用于分别对该第一相噪值和该第二相噪值补偿后的该数据信号进行符号判决，以得到第一补偿信号和第二补偿信号；该FEC误码校验单元308用于分别对该第一补偿信号和该第二补偿信号进行误码检验，以得到前向误码校验值和后向误码校验值，并根据该前向误码校验值和该后向误码校验值中较小的误码校验值对应的补偿信号作为该接收信号的解调信号。
其中，该第二卡尔曼滤波单元304、该第三卡尔曼滤波单元305、该相位补偿单元306和该判决单元307也可以称为双向相噪估计单元。
在另一种可能的实施例中，如图10所示该处理器还包括：比较单元309、数据选择单元310、数据融合单元311和数据合并单元312。该比较单元309用于比较该第一补偿信号和该第二补偿信号，以确定出不可靠的数据分量信号的数据位置和一致的数据分量信号的数据位置，从而输出序号模板；该数据选择单元310用于分别根据序号模板选择出该第一相噪值中一致的数据分量信号的数据位置对应的相噪值，以及该第二相噪值中一致的数据分量信号的数据位置对应的相噪值；该数据融合单元311根据序号模板将该第一相噪值和该第二相噪值中一致的数据分量信号的数据位置对应的相噪值进行融合；该数据选择单元310还用于根据序号模板选择出第一补偿信号中一致的数据分量信号；该数据选择单元310还用于根据序号模板选择出数据信号中不可靠的数据分量信号；该双向相噪估计单元对该不可靠的数据分量信号再次进行前向滤波和后向滤波，并分别根据融合后的相噪值得到第一数据分量信号和第二数据分量信号；该数据合并单元312用于分别合并该第一数据分量信号和该一致的数据分量信号，以及合并该第二数据分量信号和该一致的数据分量信号。
可以理解的是，该接收模块为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中实施例描述的 各示例的相位噪声估计方法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本申请实施例可以根据上述方法示例对相位噪声估计装置进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图11示出了上述实施例中所涉及的相位噪声估计装置的一种可能的结构示意图，该装置包括：获取单元401、第一滤波估计单元402、第二滤波单元403、第三滤波单元404、第一估计单元405、补偿单元406和第二估计单元407。该获取单元401可以是上述图9中的信号缓存单元301和信号类型分割单元302，用于支持该装置执行上述方法实施例中的S201；该第一滤波估计单元402可以是上述图9中的第一卡尔曼滤波单元303，用于支持该处理器执行上述方法实施例中的S202；该第二滤波单元403可以是上述图9中的第二卡尔曼滤波单元304，该第三滤波单元404可以是上述图9中的第三卡尔曼滤波单元305，该第一估计单元405可以是上述图9中的第二卡尔曼滤波单元304和第三卡尔曼滤波单元305，该第一滤波估计单元402、该第二滤波单元403和该第一估计单元405用于支持该处理器执行上述方法实施例中的S203；该补偿单元406可以是上述图9中的相位补偿单元306和符号判决单元307，用于支持该处理器执行上述方法实施例中的S204；该第二估计单元407可以是上述图9中的FEC误码校验单元308，用于支持该处理器执行上述方法实施例中的S205。
可选的，该相位噪声估计装置还包括：比较单元408，该比较单元408可以是上述图10中的比较单元309，用于比较该第一补偿信号和该第二补偿信号，以确定出数据不一致的数据位置；校正单元409，该校正单元409可以是上述图10中的数据选择单元310、数据融合单元311和数据合并单元312，用于根据该第一数据分量信号和该第二数据分量信号校正该第一补偿信号和该第二补偿信号。
在硬件实现上，上述确认单元401、第一滤波估计单元402、第二滤波单元403、第三滤波单元404、第一估计单元405、补偿单元406、第二估计单元407、比较单元408和校正单元409可以为处理器。
图12为本申请的实施例提供的上述实施例中所涉及的相位噪声估计装置的另一种可能的结构示意图。该装置包括：处理器501和存储器502，存储器502用于存储该装置的代码和数据。在本申请的实施例中，处理器501用于对该装置的动作进行控制管理，例如，处理器501用于支持该装置执行上述方法实施例中的S201至S205，和/或用于本文所描述的技术的其他过程。
其中，处理器502可以包括中央处理器单元，通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路，现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻 辑方框，模块和电路。该处理器502也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，数字信号处理器和微处理器的组合等等。
需要说明的是，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。本申请实施例提供的各个设备(如装置)，用于执行上述实施例中对应设备的功能，因此可以达到与上述控制方法相同的效果。
本申请的一方面，本申请实施例还提供一种接收模块，该接收模块包括处理器，该处理器包括如图9所提供的处理器，该处理器的相关描述可以参见上文所提供的处理器的相关描述，本申请实施例在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得装置执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

  1. 一种相位噪声估计方法，其特征在于，所述方法包括：
    从接收信号中获取导频信号和数据信号；
    对所述导频信号进行滤波得到导频滤波信号；
    将所述导频滤波信号与理论导频信号进行比较，得到导频相噪值；
    对所述数据信号分别进行前向滤波和后向滤波，以得到前向滤波信号和后向滤波信号，并根据所述导频相噪值分别确定所述前向滤波信号的第一相噪值和所述后向滤波信号的第二相噪值；
    根据所述第一相噪值补偿所述数据信号，得到第一补偿信号；
    根据所述第二相噪值补偿所述数据信号，得到第二补偿信号；
    从所述第一补偿信号和所述第二补偿信号中选择一个补偿信号作为所述接收信号的解调信号。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述理论导频信号是所述接收信号对应的原始信号中包括的导频信号。
  3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从所述接收信号中获取的所述导频信号包括分别位于所述数据信号的头部和尾部的第一导频分量信号和第二导频分量信号，所述第一导频分量信号对应第一导频相噪值，所述第二导频分量信号对应第二导频相噪值；
    所述根据所述导频相噪值分别确定所述前向滤波信号的第一相噪值和所述后向滤波信号的第二相噪值，包括：
    根据所述第一导频相噪值确定所述前向滤波信号的第一相噪值；
    根据所述第二导频相噪值确定所述后向滤波信号的第二相噪值。
  4. 根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述前向滤波信号和所述后向滤波信号均包括连续的M个数据分量信号，M为正整数；
    对于所述前向滤波信号包括的所述M个数据分量信号，所述根据所述第一导频相噪值确定所述前向滤波信号的第一相噪值，包括：
    根据所述第一导频相噪值确定所述M个数据分量信号中的第1个数据分量信号的相噪值，并根据所述M个数据分量信号中第i个数据分量信号的相噪值确定所述M个数据分量信号中第i+1个数据分量信号的相噪值，以得到所述第一相噪值，i的取值范围为1至M-1；
    对于所述后向滤波信号包括的所述M个数据分量信号，所述根据所述第二导频相噪值确定所述后向滤波信号的第二相噪值，包括：
    根据所述第二导频相噪值确定所述M个数据分量信号中的最后1个数据分量信号的相噪值，并根据所述M个数据分量信号中第j+1个数据分量信号的相噪值确定所述M个数据分量信号中第j个数据分量信号的相噪值，以得到所述第二相噪值，j的取值范围为1至M-1。
  5. 根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    比较所述第一补偿信号和所述第二补偿信号，以确定出不可靠数据分量信号的数据位 置；
    将所述数据信号中位于所述数据位置上的所述数据分量信号分别进行前向滤波和后向滤波，得到前向分量滤波信号和后向分量滤波信号；
    分别确定所述前向分量滤波信号的第一分量相噪值和所述后向分量滤波信号的第二分量相噪值；
    分别根据所述第一分量相噪值和所述第二分量相噪值补偿所述数据分量信号，以得到第一数据分量信号和第二数据分量信号；
    根据所述第一数据分量信号和所述第二数据分量信号校正所述第一补偿信号和所述第二补偿信号。
  6. 根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述从接收信号中获取导频信号和数据信号，包括：
    对所述接收信号进行串并转换，以得到数据块；
    从所述数据块中分离出所述导频信号和所述数据信号。
  7. 根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述从所述第一补偿信号和所述第二补偿信号中选择一个补偿信号作为所述接收信号的解调信号，包括：
    确定所述第一补偿信号的前向误码校验值和所述第二补偿信号的后向误码校验值；
    将所述前向误码校验值和所述后向误码校验值中较小的误码校验值对应的补偿信号作为所述接收信号的解调信号。
  8. 根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述第一补偿信号和所述第二补偿信号是进行符号判决后的信号。
  9. 根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述滤波为卡尔曼滤波。
  10. 根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述滤波为单信号滤波或者多信号同时滤波。
  11. 一种相位噪声估计装置，其特征在于，包括：
    获取单元，用于从接收信号中获取导频信号和数据信号；
    第一滤波估计单元，用于对所述导频信号进行滤波得到导频滤波信号，将所述导频滤波信号与理论导频信号进行比较，得到导频相噪值；
    第二滤波单元，用于对所述数据信号进行前向滤波，以得到前向滤波信号；
    第三滤波单元，用于对所述数据信号进行后向滤波，以得到后向滤波信号；
    第一估计单元，用于根据所述导频相噪值分别确定所述前向滤波信号的第一相噪值和所述后向滤波信号的第二相噪值；
    补偿单元，用于根据所述第一相噪值补偿所述数据信号，得到第一补偿信号，根据所述第二相噪值补偿所述数据信号，得到第二补偿信号；
    第二估计单元，用于从所述第一补偿信号和所述第二补偿信号中选择一个补偿信号作为所述接收信号的解调信号。
  12. 根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述理论导频信号是所述接收信号对应的原始信号中包括的导频信号。
  13. 根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，从所述接收信号中获取的所述导频信号包括分别位于所述数据信号的头部和尾部的第一导频分量信号和第二导频分 量信号，所述第一导频分量信号对应第一导频相噪值，所述第二导频分量信号对应第二导频相噪值，所述第一估计单元用于：
    根据所述第一导频相噪值确定所述前向滤波信号的第一相噪值；
    根据所述第二导频相噪值确定所述后向滤波信号的第二相噪值。
  14. 根据权利要求11-13任一项所述的装置，其特征在于，所述前向滤波信号和所述后向滤波信号均包括连续的M个数据分量信号，M为正整数，所述第一估计单元还用于：
    对于所述前向滤波信号包括的所述M个数据分量信号，根据所述第一导频相噪值确定所述M个数据分量信号中的第1个数据分量信号的相噪值，并根据所述M个数据分量信号中第i个数据分量信号的相噪值确定所述M个数据分量信号中第i+1个数据分量信号的相噪值，以得到所述第一相噪值，i的取值范围为1至M-1；
    对于所述后向滤波信号包括的所述M个数据分量信号，根据所述第二导频相噪值确定所述M个数据分量信号中的最后1个数据分量信号的相噪值，并根据所述M个数据分量信号中第j+1个数据分量信号的相噪值确定所述M个数据分量信号中第j个数据分量信号的相噪值，以得到所述第二相噪值，i的取值范围为1至M-1。
  15. 根据权利要求11-14任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括比较单元和校正单元；
    所述比较单元，用于比较所述第一补偿信号和所述第二补偿信号，以确定出不可靠数据分量信号的数据位置；
    所述第二滤波单元，还用于将所述数据信号中位于所述数据位置上的所述数据分量信号进行前向滤波，得到前向分量滤波信号；
    所述第三滤波单元，还用于将所述数据信号中位于所述数据位置上的数据分量信号进行后向滤波，得到后向分量滤波信号；
    所述第一估计单元，还用于分别确定所述前向分量滤波信号的第一分量相噪值和所述后向分量滤波信号的第二分量相噪值；
    所述补偿单元，还用于分别根据所述第一分量相噪值和所述第二分量相噪值补偿所述数据分量信号，以得到第一数据分量信号和第二数据分量信号；
    所述校正单元，用于根据所述第一数据分量信号和所述第二数据分量信号校正所述第一补偿信号和所述第二补偿信号。
  16. 根据权利要求11-15任一项所述的装置，其特征在于，所述获取单元还用于：
    对所述接收信号进行串并转换，以得到数据块；
    从所述数据块中分离出所述导频信号和所述数据信号。
  17. 根据权利要求11-16任一项所述的装置，其特征在于，所述第二估计单元还用于：
    确定所述第一补偿信号的前向误码校验值和所述第二补偿信号的后向误码校验值；
    将所述前向误码校验值和所述后向误码校验值中较小的误码校验值对应的补偿信号作为所述接收信号的解调信号。
  18. 根据权利要求11-17任一项所述的装置，其特征在于，所述第一补偿信号和所述第二补偿信号是进行符号判决后的信号。
  19. 根据权利要求11-18任一项所述的装置，其特征在于，所述滤波为卡尔曼滤波。
  20. 根据权利要求11-19任一项所述的装置，其特征在于，所述滤波为单信号滤波或者多信号同时滤波。
  21. 一种收发机，其特征在于，所述收发机包括：相互耦合的处理器和存储器，所述存储器中包括程序指令，所述处理器执行如权利要求1-10任一项所述的方法。
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