CN101867418B - 一种光信号的接收方法、光信号接收装置和光传输系统 - Google Patents

Abstract

一种光信号的接收方法、光信号接收装置和光传输系统，所述方法包括：接收16QAM光信号和本振光，将它们进行相干检测，得到16QAM信号；根据上一个16QAM信号对应的非线性相移因子和漂移相位误差补差，预补偿当前16QAM信号的相位，并计算当前16QAM信号对应的非线性相移因子和漂移相位误差，将它们作为预补偿下一个16QAM信号所需的非线性相移因子和漂移相位误差。本发明实施例的实现除了能够有效补偿由于光载波与本振光之间的频率漂移和相位漂移引起的漂移相位误差，还能够补偿16QAM光信号在光纤中传输由于非线性效应所引起的非线性相移，故能大大降低系统的误码率，还不会产生格式效应。

Description

一种光信号的接收方法、光信号接收装置和光传输系统

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光信号的接收方法、光信号接收装置和光传输系统。

背景技术

目前，高阶光调制技术和相干检测技术相结合，能够提高光传输的谱效率，提高现有系统的传容量，引起了人们的关注。近些年来电子技术和高速数字信号处理(DSP)技术快速发展，使得相干光通信技术日渐完善，可以利用数字信号处理技术在电域上对接收到的信号实现均衡和补偿。然而一些现实的因素阻碍了光通信向更高速更高阶发展。例如，在16QAM传输系统中，一方面，QAM信号受传输中光纤非线性影响，相位失真严重；另一方面，在相干接收机中，本振光自身的频率和相位与接收信号载波的频率和相位之间的误差也会大大降低接收机系统的性能。

现有技术采用如图1A所示的接收机接收16QAM光信号，该16QAM光信号是将16QAM信号调制到光载波上得到的，16QAM信号的星座图如图2A所示，16QAM信号按星座点分类，内环和外环上的八个空心点为第I类，中环上的八个实心点为第II类。发射机产生的方形16QAM光信号到达接收端后，与本振光通过一个2×490°混合器进行相干，输出的4路光信号经过两个平衡接收机后，转换成两路数字信号后，该两路数字信号分别为16QAM信号的同相数字分量和正交数字分量，由DSP数字电路根据此16QAM信号计算出由本振光与信号载波的频率和相位漂移带来的相位误差，然后再根据计算得到的相位误差对16QAM信号进行相位纠正，然后鉴相器对数字电路DSP处理后的信号进行判决输出原始数据。其中DSP数字电路计算本振光与信号载波的频率和相位漂移带来的相位误差以及相位纠正的算法流程图如图1B所示，处理过程简述如下：对接收的16QAM信号进行幅度判决，并将所接收到的16QAM信号按星座点进行分类，内环和外环的八个点为I类，中环的八个点为II类。如果接收的16QAM信号为I类，则理想的相位值为π/4的奇数倍，该接收的信号需要补偿的相位误差为(arg((A_k ^*)⁴)-π)/4，如果接收的16QAM信号为II类，则不进行计算，利用之前I类信号计算的相位误差来补偿。

在实现本发明的研究过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下的问题：

1、现有技术实际上是利用第I类星座点计算的相位误差来补偿第II类星座点的相位，对第I类星座点的相位只有判决，没有补偿，而且当有长时间的连续第II类星座点时，残余的相位误差很大，导致在判决第II类星座点的相位时发生错误的判决；

2、现有技术没有补偿传输过程中产生的非线性相移，导致接收机的接收性能大为降低，如：接收机接收信号的误码率将会很高。

发明内容

本发明实施例提供一种光信号的接收方法，包括：

接收十六正交幅度调制16QAM光信号和本振光；

将所述16QAM光信号和本振光进行相干检测，得到16QAM信号；

对所述16QAM信号进行幅度判决，得到第一16QAM信号、幅度判决信息和所述16QAM信号对应的星座点类型信息；

根据所述16QAM信号的功率，上一个16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，预补偿所述第一16QAM信号的相位，得到第二16QAM信号；

根据所述第二16QAM信号和所述16QAM信号对应的星座点类型信息，计算得到所述16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，并将得到的所述漂移相位误差和所述非线性相移因子，分别作为预补偿下一个16QAM信号的相位所需的漂移相位误差和非线性相移因子；

对所述第二16QAM信号进行相位判决，输出相位判决信息；

将所述幅度判决信息和所述相位判决信息合成并输出原始数据。

本发明实施例还提供一种光信号接收装置，包括：

相干检测模块，用于接收16正交幅度调制16QAM光信号和本振光，并将所述16QAM光信号和所述本振光进行相干检测，得到16QAM信号；

功率计算模块，用于计算所述16QAM信号的功率；

幅度判决模块，用于对所述16QAM信号进行幅度判决，得到第一16QAM信号、幅度判决信息和所述16QAM信号对应的星座点类型信息；

相位预补偿模块，用于根据所述16QAM信号的功率，上一个16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，预补偿所述第一16QAM信号的相位，得到第二16QAM信号；

漂移相位误差和非线性相移因子计算模块，用于根据所述第二16QAM信号和所述16QAM信号对应的星座点类型信息，计算得到所述16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，并将得到的该漂移相位误差和该非线性相移因子，分别作为预补偿下一个16QAM信号的相位所需的漂移相位误差和非线性相移因子；

第一相位判决模块，用于对所述第二16QAM信号进行相位判决，输出相位判决信息。

合成模块，用于将所述幅度判决信息和所述相位判决信息合成输出原始数据。

本发明实施例还提供了一种传输系统，包括本发明的光信号接收装置，用于接收光信号发送装置发送的16正交幅度调制16QAM光信号。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明通过利用上一个16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，以及当前16QAM信号的功率值对当前的16QAM信号的相位进行预补偿，并计算当前16QAM对应的漂移相位误差和非线性相移因子，将当前16QAM对应的漂移相位和非线性相移因子作为预补偿下一个16QAM信号相位所需的漂移相位误差和非线性相移因子，因此本发明不仅能补偿第I类星座点的相位误差，而且还可以补偿第II类星座点的误差，同时，本发明除了能补偿由于信号载波和本振光之间的频率漂移和相位漂移所引起的相位误差，还可以补偿16QAM光信号在传输过程中由于克尔Kerr效应所引起的非线性相移，从而能够大大降低系统的误码率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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。

图1A为现有技术中16QAM光信号接收机的结构图；

图1B为现有技术中16QAM光信号接收机中数字电路处理的流程图；

图2A为发送端发送的16QAM信号的星座图；

图2B为接收端接收到的16QAM信号的星座图；

图3为本发明实施例提供的光信号的接收方法的流程示意图；

图4A为本发明幅度判决前的16QAM信号对应的星座点的位置示意图；

图4B为本发明幅度判决后的16QAM信号对应的星座点的位置示意图；

图5为本发明实施例提供的光信号接收装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的相干检测模块的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的2×490°混合器的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的相位预补偿模块的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的非线性相移因子和漂移相位误差计算模块的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的非线性相移因子计算模块的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的光传输系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供一种光信号的接收方法，用于接收发送端发送的方形16QAM光信号，该方法的流程图如图3所示。

16QAM光信号是发送端将方形16QAM信号调制到光载波上而得到的，16QAM信号集用星座图来描述，其对应的星座图如图2A所示，每一种16QAM信号可以用图2A所示的星座图中的一个星座点来表示，图2A所示的星座图中的星座点分为两类，环R1上的四个空心点和环R3上的四个空心点是属于第一类星座点，环R2上的八个实心点是属于第二类星座点。下文中出现的k为大于0的整数。

步骤S1：接收16QAM光信号和本振光，对16QAM光信号和本振光进行相干检测，得到16QAM信号。

将16QAM光信号和本振光输入2×490°混合器进行干涉，输出第一路光信号、第二路光信号、第三路光信号和第四路光信号，其中16QAM光信号的光场为E_s(t)，本振光的光场为E_LO，第一路光信号的光场为E₁，第二路光信号的光场为E₂、第三路光信号的光场为E₃、第四路光信号的光场为E₄。

2×490°混合器输出的四路光信号，与输入的16QAM光信号、本振光的关系如下：

$\left[\begin{array}{c}{E}_1\\ E_2\\ E_3\\ E_4\end{array}\right]=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& j\\ 1& -1\\ 1& -j\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{E}_s\left(t\right)\\ E_{\mathrm{LO}}\end{array}\right]$

从上面的关系式中，可以看出，第一路光信号是相当于由16QAM光信号与本振光进行0°干涉得到的，第二路光信号是相当于由16QAM光信号与本振光进行90°干涉得到的，第三路光信号是相当于由16QAM光信号与本振光进行180°干涉得到的，第四路光信号是相当于由16QAM光信号与本振光进行270°干涉得到的。

对第一路光信号和第三路光信号进行平衡探测，得到第一路模拟电信号，该模拟电信号为16QAM信号的同相模拟分量；对第二路光信号和第四路光信号进行平衡探测，得到第二路模拟电信号，该模拟电信号为16QAM信号的正交模拟分量。

然后，再对第一路模拟电信号进行模数转换，得到16QAM信号A_k的同相数字分量I_k；对第二路模拟电信号进行模数转换，得到16QAM信号A_k的正交数字分量Q_k。上述同相数字分量I_k和正交数字分量Q_k表示的16QAM信号A_k为A_k＝I_k+jQ_k。此时得到的16QAM信号的星座图如图2B所示，由于接收端的本振光和发射端之间的光载波之间的频率和相位漂移所带来的漂移相位误差，以及16QAM光信号在光纤中传输时克尔(Kerr)效应所引起的非线性相移，导致在接收端进行相干检测后得到的星座图中的信号星座点散开的很厉害，例如，图2B中的圆C0里面的几个空心点在发射端时是完全重合在一起的，并且其对应的相位是π/4，现在有些信号的相位严重偏离了π/4，导致在后续的相位判决时，产生误判决，严重地妨碍了数据的正确恢复。

步骤S2：对所述16QAM信号进行幅度判决，得到第一16QAM信号、幅度判决信息和所述16QAM信号对应的星座点类型信息。

根据16QAM信号A_k的同相数字分量I_k和正交数字分量Q_k，计算得到所述16QAM信号A_k的幅度。例如，如图4A所示的16QAM信号A_k，其同相数字分量为I_k，正交数字分量为Q_k，16QAM信号的幅度即为图4A中同相数字分量I_k与正交数字分量Q_k决定的16QAM信号A_k对应的星座点与原点的距离 $L=\sqrt{{I_k}^2+{Q_k}^2}.$

如果16QAM信号A_k的幅度小于预设的第一判决门限或者16QAM信号A_k的幅度大于预设的第二判决门限，则将所述16QAM信号A_k判别为第一类星座点，并输出“0”电平表示该16QAM信号A_k为第一类星座点，并且当所述16QAM信号A_k的幅度小于预设的第一判决门限时，将所述16QAM信号A_k的幅度修正为第一幅度，得到第一16QAM信号A_k′，当所述16QAM信号A_k的幅度大于第二判决门限时，将所述16QAM信号A_k的幅度修正为第三幅度，得到第一16QAM信号A_k′。

如果16QAM信号A_k的幅度小于预设的第二判决门限并大于预设的第一判决门限，则所述16QAM信号A_k判别为第二类星座点，并输出“1”电平表示该16QAM信号A_k为第二类星座点，此时将16QAM信号A_k的幅度修正为第二幅度，得到第一16QAM信号A_k′；例如，图4A中的16QAM信号的幅度小于预设的第二判决门限并且大于预设的第一判决门限，其中图4A中的环D1的半径为第一判决门限，环D2的半径为第二判决门限，则将该16QAM信号判别为第二类星座点，并且将该16QAM信号A_k的幅度修正为第二幅度，得到第一16QAM信号A_k′。如图4B所示，图4B中的环R2的半径为第二幅度。在修正幅度时，并没有改变原先信号的相位，即第一16QAM信号A_k′与16QAM信号A_k的相位相同。可以理解的是，如果判断16QAM信号A_k为第一类星座点时，也可以输出“1”电平表示16QAM信号A_k为第一类星座点；如果判断16QAM信号A_k为第二类星座点时，也可以输出“0”电平表示16QAM信号A_k为第二类星座点。

预设的第一门限大于第一幅度并且小于第二幅度，预设的第二门限大于第二幅度并且小于第三幅度。预设的第一门限最优的为第一幅度和第二幅度之和的一半，预设的第二门限最优的为第二幅度和第三幅度之和的一半。其中，第一幅度为发送端的第一类星座点中的内环的四个星座点对应的16QAM信号的幅度，第二幅度为发送端的第二类星座点的八个星座点对应的16QAM信号的幅度，第三幅度为发送端的第二类星座点的四个星座点对应的16QAM信号的幅度，如图2A所示，第一幅度即为环R1的半径，第二幅度即为环R2的半径，第三幅度即为环R3的半径，图4A和图4B中环R2的半径与图2A中的环R2的半径相同。

可以理解的是，对上述16QAM信号A_k的幅度进行判决时，也可以不需要修正16QAM信号的幅度，即判决出16QAM信号A_k对应的星座点类型信息后，直接将16QAM信号A_k作为第一16QAM信号A_k′。

当16QAM信号A_k属于第二类星座点时，输出一位比特表示第二类星座点的幅度判决信息，当16QAM信号A_k属于第一类星座点时，输出两位比特表示第一类星座点的幅度判决信息，并且这两位比特中的第一位比特必须与表示第二类星座点幅度判决信息的比特不同，由于第一类星座点有两种幅度，所以两位比特中的第二位比特用来区分第一类星座点的两种幅度。下面给出判决幅度信息输出的一种示例，如表1所示。

表1

步骤S3：根据上一个16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子、16QAM信号的功率，预补偿第一16QAM信号的相位，得到第二16QAM信号。

根据16QAM信号A_k的功率P_k和上一个16QAM信号A_k-1对应的非线性相移因子α_k-1，计算得到非线性相移预补偿量α_k-1P_k；

根据上一个16QAM信号A_k-1对应的漂移相位误差

和非线性相移预补偿量α_k-1P_k，得到相位预补偿量

用相位预补偿量Φ_k ^cor预补偿第一16QAM信号A_k′的相位，得到第二16QAM信号A_k″，第二16QAM信号A_k″可以表示为 ${A_k}^{\′\′}={A_k}^{\′}\·\exp (-j{\mathrm{\Φ}}_k^{\mathrm{cor}});$

步骤S4：计算所述16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，并将它们作为预补偿下一个16QAM信号所需的漂移相位误差和非线性相移因子。

根据第二16QAM信号A_k″和所述16QAM信号A_k对应的星座点类型信息，计算得到对应于所述16QAM信号A_k的漂移相位误差

和非线性相移因子α_k，并将所述漂移相位误差

和非线性相移因子α_k，分别作为预补偿下一个16QAM信号A_k+1的相位所需的漂移相位误差和非线性相移因子，具体包括：

计算第二16QAM信号A_k″的实时相位arg[(A_k″)]；

判决第二16QAM信号A_k″的相位，得到该第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；具体的判决方法为：

如果所述16QAM信号A_k属于第一类星座点时，根据第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号和第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号，判决所述第二16QAM信号A_k″的相位：

1)、如果第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为正号，并且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为正号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

2)、如果第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为负号、并且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为正号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

3)、如果第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为负号、并且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为负号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

4)、如果第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为正号、并且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为负号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k。

如果所述16QAM信号A_k属于第二类星座点，且第二16QAM信号A_k″的正交数字分量与第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的比值的绝对值小于1，则：

1)、如果第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为正号，且第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为正号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

2)、如果第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为负号，且第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为正号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

3)、如果第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为负号，且第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为负号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

4)、如果第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为正号，且第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为负号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k。

如果所述16QAM信号A_k属于第二类星座点，且第二16QAM信号A_k″的正交数字分量与第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的比值的绝对值大于1，则：

1)、如果第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为正号，且第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为正号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

2)、如果第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为负号，且第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为正号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

3)、如果第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为负号，且第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为负号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

4)、如果第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为正号，且第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为负号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k。

将上述得到的第二16QAM信号A_k″的实时相位减去第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k，得到差值Δθ_k＝arg[(A_k″)]-φ_k。

根据上述得到的差值Δθ_k＝arg[(A_k″)]-φ_k，16QAM信号A_k对应的星座点类型信息，计算16QAM信号A_k对应的非线性相移因子α_k和漂移相位误差

1)、如果16QAM信号A_k属于第二类星座点，并且上一个16QAM信号A_k-1属于第一类星座点，则：

计算非线性相移因子增量Δα_k＝Δθ_k/P_k，并将非线性相移因子增量Δα_k加上上一个16QAM信号A_k-1对应的非线性相移因子α_k-1后，作为16QAM信号A_k对应的非线性相移因子α_k＝α_k-1+Δα_k；

将上一个16QAM信号A_k-1对应的漂移相位误差

作为16QAM信号A_k对应的漂移相位误差

2)如果出现以下情形之一：16QAM信号A_k属于第一类星座点，或者所述16QAM信号A_k属于第二类星座点并且上一个16QAM信号A_k-1属于第二类星座点时，则：

将上一个16QAM信号A_k-1对应的非线性相移因子α_k-1作为所述16QAM信号A_k对应的非线性相移因子α_k；

根据所述差值Δθ_k＝arg[(A_k″)]-φ_k，得到所述16QAM信号A_k对应的漂移相位

所述为上一个16QAM信号A_k-1对应的漂移相位；

将上述16QAM信号A_k对应的漂移相位误差

和非线性相移因子α_k作为预补偿下一个16QAM信号A_k+1所需的漂移相位误差和非线性相移因子。

其中，预补偿第一个16QAM信号A₁的相位时，所需要的漂移相位误差

为0，所需要的非线性相移因子为 ${\mathrm{\α}}_0=\mathrm{\γ}{L}_{\mathrm{eff}}\frac{N+1}{2},$ N表示发送端和接收端之间的传输链路的跨距段光纤数，Leff表示每跨距段光纤的有效长度，γ表示光纤的非线性系数，其与光纤的材料、光纤的折射率等因素有关，根据实际使用的光纤来确定其对应的非线性系数。

步骤S5：对第二16QAM信号进行相位判决，得到相位判决信息。

当16QAM信号A_k属于第一类星座点，并根据第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号和该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号，输出两位比特表示相位判决信息。

当16QAM信号A_k属于第二类星座点，并根据第二16QAM信号A_k″的同相数字分量和正交数字分量的比值的绝对值，以及该第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号和该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号，输出三位比特表示相位判决信息。

给出一种相位判决信息示例，如表2所示。表2中的I_k″即为第二16QAM信号A_k″的同相数字分量，Q_k″即为第二16QAM信号A_k″的正交数字分量，|Q_k″/I_k″|为第二16QAM信号A_k″的正交数字分量和同相数字分量的比值的绝对值。

表2

步骤S6：根据所述幅度判决信息和相位判决信息，合成并输出原始数据。

当16QAM信号A_k为第一类星座点时，将表示幅度判决信息的两位比特和表示相位判决信息的两位比特合成四位比特的原始数据，这四位比特的原始数据可以以并行的方式输出，也可以以并行的方式输出。

当16QAM信号A_k为第二类星座点时，将表示幅度判决信息的一位比特和表示相位判决信息的三位比特合成四位比特的原始数据，这四位比特的原始数据可以以并行的方式输出，也可以以并行的方式输出。

给出合成输出原始数据的一种示例，是根据表1中的幅度判决信息和表2中的相位判决信息，合成并输出原始数据的一种示例，如表3所示。其中，表3中仅给出了原始数据，并没有限定原始数据输出的形式，即可以根据需要以并行的方式四位比特同时输出，也可以以串行的方式一位比特一位比特的输出。

表3

本发明实施例提供的光信号的接收方法通过利用上一个16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，以及当前16QAM信号的功率值对当前的16QAM信号的相位进行预补偿，并计算当前16QAM对应的漂移相位误差和非线性相移因子，将当前16QAM对应的漂移相位和非线性相移因子作为预补偿下一个16QAM信号相位所需的漂移相位误差和非线性相移因子，由此可以看出本发明对每个16QAM信号都进行了补偿，不仅能补偿补偿第二类星座点对应的16QAM信号的相位误差，而且还可以补偿第一类星座点对应的16QAM信号的相位误差。而在补偿第二类星座点对应的16QAM信号的相位误差时，并没有简单的用第一类星座点对应的16QAM信号计算得到的相位误差，而是不断的更新相位补偿量，因此即使出现了连续的第二类星座点，采用本发明的光信号接收方法后，也能够对第二类星座点对应的16QAM信号进行正确的相位判决，而不会对第二类星座点对应的相位进行错误的判决。同时，本发明不仅能够补偿由于信号载波和本振光之间的频率漂移和相位漂移所引起的相位误差，还可以补偿16QAM光信号在传输过程中由于克尔Kerr效应所引起的非线性相移，从而能有效避免在相位判决时的误判决，提高数据恢复的正确率。

本发明实施例二还提供了一种光信号接收装置，其结构如图5所示，包括：

相干检测模块51，幅度判决模块52，功率计算模块53，相位预补偿模块54，非线性相移因子和漂移相位误差计算模块55，第一相位判决模块56，合成模块57。

相干检测模块51，用于接收方形16QAM光信号和本振光，将该16QAM光信号进行和本振光进行相干检测，得到16QAM信号A_k。相干检测模块51的具体的具体结构，如图6所示，包括：2×490°混合器511、第一平衡探测器512、第二平衡探测器513、第一模数转换器514、第二模数转换器515。

2×490°混合器511，用于将接收的方形16QAM光信号和本振光进行干涉，得到第一路光信号、第二路光信号、第三路光信号和第四路光信号。

该2×490°混合器的具体结构，如图7所示，该混合器由4个3dB的耦合器Coupler和一个

的移相器构成，有两个输入端，四个输出端。在本实施例中，两个输入端分别输入方形16QAM光信号和本振光，图7中的E_s(t)是16QAM光信号的光场，用来表示16QAM光信号，图7中的E_LO是本振光的光场，用来表示本振光，同理，四个输出端分别输出第一路光信号、第二路光信号、第三路光信号和第四路光信号，它们对应的光场分别为E₁、E₂、E₃、E₄。输入信号与输出信号之间的关系如下：

$\left[\begin{array}{c}{E}_1\\ E_2\\ E_3\\ E_4\end{array}\right]=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& j\\ 1& -1\\ 1& -j\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{E}_s\left(t\right)\\ E_{\mathrm{LO}}\end{array}\right]$

从上面的关系式中，可以看出，第一路光信号是相当于由16QAM光信号与本振光进行0°干涉得到的，第二路光信号是相当于由16QAM光信号与本振光进行90°干涉得到的，第三路光信号是相当于由16QAM光信号与本振光进行180°干涉得到的，第四路光信号是相当于由16QAM光信号与本振光进行270°干涉得到的。

第一平衡接收机512，用于对第一路光信号和第三路光信号进行平衡探测，得到第一路模拟电信号，该模拟电信号为16QAM信号的同相模拟分量。

第二平衡接收机513，用于对第二路光信号和第四路光信号进行平衡探测，得到第二路模拟电信号，该模拟电信号为16QAM信号的正交模拟分量。

第一模数转换器514，用于对第一路模拟电信号进行模数转换，得到16QAM信号A_k的同相数字分量I_k。

第二模数转换器515，用于对第二路模拟电信号进行模数转换，得到16QAM信号A_k的正交数字分量Q_k。

上述同相数字分量I_k和正交数字分量Q_k表示的16QAM信号A_k为A_k＝I_k+jQ_k。

功率计算模块53，用于计算16QAM信号A_k的功率，其计算过程，具体为：根据16QAM信号A_k的同相数字分量I_k和正交数字分量Q_k，求出16QAM信号A_k的共轭信号A_k ^*＝I_k-jQ_k。然后将16QAM信号A_k＝I_k+jQ_k与其共轭信号A_k ^*＝I_k-jQ_k相乘，得到16QAM信号A_k的功率P_k＝A_k×A_k ^*。

幅度判决模块52，用于对16QAM信号A_k进行幅度判决，得到第一16QAM信号A_k′、幅度判决信息和所述16QAM信号A_k对应的星座点类型信息。其中第一16QAM信号可以表示为A_k′＝I_k′+jQ_k′，幅度判决模块52输入到相位预补偿模块54的两个信号分别为判决后的16QAM信号A_k′的同相数字分量I_k′和正交数字分量Q_k′。

幅度判决模块52，首先根据16QAM信号A_k的同相数字分量I_k和正交数字分量Q_k，计算得到所述16QAM信号A_k的幅度 $L=\sqrt{{I_k}^2+{Q_k}^2}.$ 然后再将该幅度值与第一判决门限、第二判决门限进行比较：

如果16QAM信号A_k的幅度小于预设的第一判决门限或者16QAM信号A_k的幅度大于预设的第二判决门限，则将该16QAM信号A_k判别为第一类星座点，输出“0”电平表示16QAM信号A_k为第一类星座点；并且当该16QAM信号A_k的幅度小于第一判决门限时，将该16QAM信号A_k的幅度修正为第一幅度，得到第一16QAM信号A_k′；当该16QAM信号A_k的幅度大于第二判决门限时，将该16QAM信号A_k的幅度修正为第三幅度，得到第一16QAM信号A_k′。

如果16QAM信号A_k的幅度小于预设的第二判决门限并大于预设的第一判决门限，则将该16QAM信号A_k判别为第二类星座点，输出“1”电平表示16QAM信号A_k为第一类星座点，此时将16QAM信号A_k的幅度值修正为第二幅度，得到第一16QAM信号A_k′。

预设的第一门限大于第一幅度并且小于第二幅度，预设的第二门限大于第二幅度并且小于第三幅度。预设的第一门限最优的为第一幅度和第二幅度之和的一半，预设的第二门限最优的为第二幅度和第三幅度之和的一半。其中，第一幅度为发送端的第一类星座点中的内环的四个星座点对应的16QAM信号的幅度，第二幅度为发送端的第二类星座点的八个星座点对应的16QAM信号的幅度，第三幅度为发送端的第二类星座点的四个星座点对应的16QAM信号的幅度，如图2A所示，第一幅度即为环R1的半径，第二幅度即为环R2的半径，第三幅度即为环R3的半径。

可以理解的是，对上述16QAM信号A_k的幅度进行判决时，也可以不需要修正16QAM信号的幅度，即判决出16QAM信号A_k对应的星座点类型信息后，直接将16QAM信号A_k作为第一16QAM信号A_k′。

当16QAM信号A_k属于第二类星座点时，输出一位比特表示第二类星座点的幅度判决信息，当16QAM信号A_k属于第一类星座点时，输出两位比特表示第一类星座点的幅度判决信息，并且这两位比特中的第一位比特必须与表示第二类星座点幅度判决信息的比特不同，由于第一类星座点有两种幅度，所以两位比特中的第二位比特用来区分第一类星座点的两种幅度。

相位预补偿模块54，用于根据16QAM信号A_k的功率，上一个16QAM信号A_k-1对应的漂移相位误差

和非线性相移因子α_k-1，预补偿第一16QAM信号A_k′的相位，得到第二16QAM信号A_k″。其中相位预补偿模块54的结构，如图8所示，包括：补偿模块541、预补偿量计算模块542、非线性相移预补偿量计算模块543。

非线性相移预补偿量计算模块543，用于根据功率计算模块53得到的16QAM信号A_k的功率P_k，和上一个16QAM信号A_k-1对应的非线性相移因子α_k-1，计算得到非线性相移预补偿量α_k-1P_k。

预补偿量计算模块542，用于根据上一个16QAM信号A_k-1对应的漂移相位

和非线性相移预补偿量α_k-1P_k，得到相位预补偿量

补偿模块541，用于根据预补偿量计算模块542计算得到的相位预补偿量Φ_k ^cor，预补偿上述第一16QAM信号A_k′的相位，得到第二16QAM信号A_k″，第二16QAM信号A_k″可以表示为 ${A_k}^{\′\′}={A_k}^{\′}\·\exp (-j{\mathrm{\Φ}}_k^{\mathrm{cor}}),$ 第二16QAM信号A_k″又可以表示为A_k″＝I_k″+jQ_k″，补偿模块541输出A_k″的同相数字分量I_k″和正交数字Q_k″；

非线性相移因子和漂移相位误差计算模块55，用于根据相位判决模块52得到的16QAM信号A_k对应的星座点类型信息，补偿模块54输出的第二16QAM信号A_k″，计算得到对应于所述16QAM信号A_k的漂移相位误差

和非线性相移因子α_k，并将所述漂移相位误差和非线性相移因子α_k，分别作为预补偿下一个16QAM信号A_k+1的相位所需的漂移相位误差和非线性相移因子。非线性相移因子和漂移相位误差计算模块55的具体结构，如图9所示，包括：第二相位判决模块551，实时相位计算模块552，差值计算模块553，非线性相移因子计算模块554和漂移相位误差计算模块555。

第二相位判决模块551，用于判决第二16QAM信号A_k″的相位，得到第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k，其判决的过程为：

如果所述16QAM信号A_k属于第一类星座点时，根据所述第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号和所述第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号，判决所述第二16QAM信号A_k″的相位：

1)、如果所述第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为正号、并且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为正号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

2)、如果所述第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为负号、并且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为正号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

3)、如果所述第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为负号、并且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为负号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

4)、如果所述第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为正号、并且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为负号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k。

如果16QAM信号A_k属于第二类星座点，且第二16QAM信号A_k″的正交数字分量与该第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的比值的绝对值小于1，则：

1)、当该第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为正号，且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为正号时，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

2)、当该第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为负号，且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为正号时，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

3)、当该第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为负号，且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为负号时，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

4)、当该第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为正号，且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为负号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k。

如果所述16QAM信号A_k属于第二类星座点，且所述第二16QAM信号A_k″的正交数字分量与该第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的比值的绝对值大于1，则：

1)、当该第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为正号，且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为正号时，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

2)、当该第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为负号，且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为正号时，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

3)、当该第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为负号，且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为负号时，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k；

4)、当该第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号为正号，且该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的符号为负号，则将该第二16QAM信号A_k″的相位判决为

该值即为所述第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k。

实时相位计算模块552，用于计算第二16QAM信号A_k″的实时相位arg[(A_k″)]，其中第二16QAM信号A_k″＝I_k″+jQ_k″，I_k″为第二信号的同相数字分量，Q_k″为第二16QAM信号的正交数字分量。

差值计算模块553，用于将上述得到的第二16QAM信号A_k″的实时相位减去得到的第二16QAM信号A_k″的判决相位φ_k，得到差值Δθ_k＝arg[(A_k″)]-φ_k。

非线性相移因子计算模块554，用于根据差值计算模块553得到的差值Δθ_k＝arg[(A_k″)]-φ_k，幅度判决模块52得到的星座点类型信息，计算16QAM信号A_k对应的非线性相移因子α_k。非线性相移因子计算模块554的具体结构，如图10所示，包括：增量计算单元5541和α累加器5542。

增量计算单元5541，用于在16QAM信号A_k为第二类星座点，且上一个16QAM信号A_k-1属于第一类星座点时，即如果幅度判决模块52在判决上一个16QAM信号A_k-1对应的星座点类型时，输出的是“0”电平，而在判决当前16QAM信号A_k对应的星座点类型时，输出的是“1”电平时，也就是说幅度判决模块52输出的表示星座点类型信息的电平出现上升沿时，则计算非线性相移因子增量为Δα_k＝Δθ_k/P_k，而当16QAM信号A_k属于第一类星座点，或者所述16QAM信号A_k属于第二类星座点并且上一个16QAM信号A_k-1属于第二类星座点时，即说幅度判决模块52输出的表示星座点类型信息的电平未出现上升沿时，则增量计算单元停止工作，即不进行增量Δα_k的计算。

α累加器5542，用于在16QAM信号A_k为第二类星座点，且上一个16QAM信号A_k属于第一类星座点时，即如果幅度判决模块52在判决上一个16QAM信号A_k-1对应的星座点类型时，输出的是“0”电平，而在判决当前16QAM信号A_k对应的星座点类型时，输出的是“1”电平时，将增量计算单元计算得到的Δα_k＝Δθ_k/P_k，加上上一个16QAM信号A_k-1对应的非线性相移因子α_k-1，作为16QAM信号A_k对应的非线性相移因子α_k＝α_k-1+Δα_k，而当16QAM信号A_k属于第一类星座点，或者所述16QAM信号A_k属于第二类星座点并且上一个16QAM信号A_k-1属于第二类星座点时，即幅度判决模块52输出的表示星座点类型信息的电平未出现上升沿时，将上一个16QAM信号A_k-1对应的非线性相移因子作为16QAM信号A_k对应的非线性相移因子α_k。

漂移相位误差计算模块555，用于在16QAM信号A_k为第二类星座点，且上一个16QAM信号A_k-1属于第一类星座点时，即如果幅度判决模块52在判决上一个16QAM信号A_k-1对应的星座点类型时，输出的是“0”电平，而在判决当前16QAM信号A_k对应的星座点类型时，输出的是“1”电平时，也就是说幅度判决模块52输出的表示星座点类型信息的电平出现上升沿时，将上一个16QAM信号A_k-1对应的漂移相位作为16QAM信号A_k对应的漂移相位

而当16QAM信号A_k属于第一类星座点，或者所述16QAM信号A_k属于第二类星座点并且上一个16QAM信号A_k-1属于第二类星座点时，即幅度判决模块52输出的表示星座点类型信息的电平未出现上升沿时，根据差值计算模块553计算得到的差值Δθ_k＝arg[(A_k″)]-φ_k，加上上一个16QAM信号A_k-1对应的漂移相位误差

得到所述16QAM信号A_k对应的漂移相位

可以理解的是，如果幅度判决模块52是输出“1”电平来表示第一类星座点，输出“0”电平来表示第二类星座点时，上文所述的上升沿也就对应改成下降沿。

其中，预补偿第一个16QAM信号A₁的相位时，所需要的漂移相位误差

为0，所需要的非线性相移因子为 ${\mathrm{\α}}_0=\mathrm{\γ}{L}_{\mathrm{eff}}\frac{N+1}{2},$ N表示发送端和接收端之间的传输链路的跨距段光纤数，Leff表示每跨距段光纤的有效长度，γ是光纤的非线性系数，它的取值与光纤的材料、光纤的折射率等因素有关，根据实际使用的光纤来确定。

第一相位判决模块56，用于对上述第二16QAM信号A_k″进行相位判决，输出相位判决信息，其判决的过程为：

当16QAM信号A_k属于第一类星座点，并根据第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号和该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的负号，输出两位比特表示相位判决信息。

当16QAM信号A_k属于第二类星座点，并根据第二16QAM信号A_k″的同相数字分量和正交数字分量的比值的绝对值，以及该第二16QAM信号A_k″的同相数字分量的符号和该第二16QAM信号A_k″的正交数字分量的负号，输出三位比特表示相位判决信息。

合成模块57，用于将幅度判决模块52得到的幅度判决信息和第一相位判决模块56得到的相位判决信息合成原始数据输出。

本发明实施二提供的光接收机还可以进一步包括本振光源58，用于产生本振光。

本实施例提供的光信号接收装置，通过利用上一个16QAM对应的16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，以及当前16QAM信号的功率值对当前的16QAM信号的相位进行预补偿，并计算当前16QAM对应的漂移相位误差和非线性相移因子，将当前16QAM对应的漂移相位和非线性相移因子作为预补偿下一个16QAM信号相位所需的漂移相位误差和非线性相移因子，由此可以看出本实施例提供的装置对每个16QAM信号都进行了补偿，不仅能补偿补偿第二类星座点对应的16QAM信号的相位误差，而且还可以补偿第一类星座点对应的16QAM信号的相位误差。由于补偿了所有星座点的对应的16QAM信号的相位误差，从而可以降低发送端光载波和接收端本振光源的线宽要求。而在补偿第二类星座点对应的16QAM信号的相位误差时，并没有简单的用第一类星座点对应的16QAM信号计算得到的相位误差，而是不断的更新相位补偿量，因此即使出现了连续的第二类星座点，采用本发明的光信号接收装置，也能够对第二类星座点对应的16QAM信号进行正确的相位判决，而不会对第二类星座点对应的相位进行错误的判决。同时，本实施例提供的装置不仅能够补偿由于信号载波和本振光之间的频率漂移和相位漂移所引起的相位误差，还可以补偿16QAM光信号在传输过程中由于克尔Kerr效应所引起的非线性相移，从而能有效避免在相位判决时的误判决，大大降低了系统的误码率。

本发明实施例三提供了一种光传输系统，其结构如图11所示，包括本发明实施例二中的光信号接收装置，其结构如图5所示。

该光传输系统中的光信号接收装置，用于接收该光传输系统中光信号发送装置发送的方形16QAM光信号。

本实施例提供的光传输系统，对每个16QAM信号都进行了补偿，不仅能补偿补偿第二类星座点对应的16QAM信号的相位误差，而且还可以补偿第一类星座点对应的16QAM信号的相位误差。由于补偿了所有星座点的对应的16QAM信号的相位误差，从而可以降低发送端光载波和接收端本振光源的线宽要求。在补偿第二类星座点对应的16QAM信号的相位误差时，并没有简单的用第一类星座点对应的16QAM信号计算得到的相位误差，而是不断的更新相位补偿量，因此即使出现了连续的第二类星座点，采用本发明的光传输系统，也能够对第二类星座点对应的16QAM信号进行正确的相位判决，而不会对第二类星座点对应的相位进行错误的判决也就不会产生格式效应。同时，本实施例提供的装置不仅能够补偿由于信号载波和本振光之间的频率漂移和相位漂移所引起的相位误差，还可以补偿16QAM光信号在传输过程中由于克尔Kerr效应所引起的非线性相移，从而能有效避免在相位判决时的误判决，大大降低了系统的误码率，提高了系统的性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种光信号的接收方法，其特征在于，包括：

接收十六正交幅度调制16QAM光信号和本振光；

将所述16QAM光信号和本振光进行相干检测，得到16QAM信号；

对所述16QAM信号进行幅度判决，得到第一16QAM信号、幅度判决信息和所述16QAM信号对应的星座点类型信息；

根据所述16QAM信号的功率、上一个16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，预补偿所述第一16QAM信号的相位，得到第二16QAM信号；

根据所述第二16QAM信号和所述16QAM信号对应的星座点类型信息，计算得到所述16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，并将得到的所述漂移相位误差和所述非线性相移因子，分别作为预补偿下一个16QAM信号的相位所需的漂移相位误差和非线性相移因子；

对所述第二16QAM信号进行相位判决，输出相位判决信息；

将所述幅度判决信息和所述相位判决信息合成并输出原始数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述16QAM信号进行幅度判决，得到第一16QAM信号、幅度判决信息和所述16QAM信号对应的星座点类型信息，具体包括：

根据所述16QAM信号的同相数字分量和正交数字分量，计算得到所述16QAM信号的幅度；

如果所述16QAM信号的幅度小于预设的第一判决门限或者大于预设的第二判决门限，则将所述16QAM信号判别为第一类星座点，并输出指示所述16QAM信号为第一类星座点的信号、两位比特表示16QAM信号的幅度判决信息、以及所述第一16QAM信号；

如果所述16QAM信号的幅度大于预设的第一判决门限并且小于预设的第二判决门限，则将所述16QAM信号判别为第二类星座点，并输出指示所述16QAM信号为第二类星座点的信号、一位比特表示16QAM信号的幅度判决信息、以及所述第一16QAM信号。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述16QAM信号的功率，上一个16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，预补偿所述第一16QAM信号的相位，得到第二16QAM信号，具体包括：

将所述16QAM信号的功率与上一个16QAM信号对应的非线性相移因子相乘，得到非线性相移预补偿量；

计算所述非线性相移预补偿量与所述上一个16QAM信号对应的漂移相位误差之和，得到相位预补偿量；

用所述相位预补偿量预补偿所述第一16QAM信号的相位，得到所述第二16QAM信号。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二16QAM信号和所述16QAM信号对应的星座点类型信息，计算得到所述16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，并将得到的所述漂移相位误差和非线性相移因子，分别作为预补偿下一个16QAM信号的相位所需的漂移相位误差和非线性相移因子，具体包括：

计算所述第二16QAM信号的实时相位；

判决所述第二16QAM信号的相位，得到所述第二16QAM信号的判决相位；

计算所述实时相位和所述判决相位的差值；

当所述16QAM信号属于第二类星座点，并且上一个16QAM信号属于第一类星座点时，则：将所述差值除以所述16QAM信号的功率后作为非线性相移因子增量，并将所述非线性相移因子增量与上一个16QAM信号对应的非线性相移因子之和，作为所述16QAM信号对应的非线性相移因子；将上一个16QAM信号对应的漂移相位误差作为所述16QAM信号对应的漂移相位误差；

当所述16QAM信号属于第一类星座点，或者所述16QAM信号属于第二类星座点并且所述上一个16QAM信号属于第二类星座点时，则：将所述上一个16QAM信号对应的非线性相移因子作为所述16QAM信号对应的非线性相移因子；将所述差值与所述上一个16QAM信号对应的漂移相位误差之和，作为所述16QAM信号对应的漂移相位误差；

将所述16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子作为预补偿下一个16QAM信号所需的漂移相位误差和非线性相移因子。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判决所述第二16QAM信号的相位，得到所述第二16QAM信号的判决相位，具体包括：

如果所述16QAM信号属于第一类星座点，根据所述第二16QAM信号的同相数字分量的符号和所述第二16QAM信号的正交数字分量的符号，判决所述第二16QAM信号的相位，得到所述第二16QAM信号的判决相位为下列情形中一种：

如果所述16QAM信号属于第二类星座点，且所述第二16QAM信号的正交数字分量与所述第二16QAM信号的同相数字分量的比值的绝对值小于1，并根据所述第二16QAM信号的同相数字分量的符号和所述第二16QAM信号的正交数字分量的符号，判决所述第二16QAM信号的相位，得到所述第二16QAM信号的判决相位为下列情形中一种：

$-\frac{\mathrm{\π}}{2}+{\tan }^{-1}\left(3\right),$ $-\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\tan }^{-1}\left(3\right);$

如果所述16QAM信号属于第二类星座点，且所述第二16QAM信号的正交数字分量与所述第二16QAM信号的同相数字分量的比值的绝对值大于1，并根据所述第二16QAM信号的同相数字分量的符号和所述第二16QAM信号的正交数字分量的符号，判决所述第二16QAM信号的相位，得到所述第二16QAM信号的判决相位为下列情形中一种：

$-\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\tan }^{-1}(1/3),$ $-\frac{\mathrm{\π}}{2}+{\tan }^{-1}(1/3).$

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第二16QAM信号进行相位判决，输出相位判决信息，具体包括：

如果所述16QAM信号属于第一类星座点，对所述第二16QAM信号进行相位判决，输出两位比特表示相位判决信息；

如果所述16QAM信号属于第二类星座点，对所述第二16QAM信号进行相位判决，输出三位比特表示相位判决信息。

7.一种光信号接收装置，其特征在于，所述装置包括：

相干检测模块，用于接收16正交幅度调制16QAM光信号和本振光，并将所述16QAM光信号和所述本振光进行相干检测，得到16QAM信号；

功率计算模块，用于计算所述16QAM信号的功率；

幅度判决模块，用于对所述16QAM信号进行幅度判决，得到第一16QAM信号、幅度判决信息和所述16QAM信号对应的星座点类型信息；

相位预补偿模块，用于根据所述16QAM信号的功率，上一个16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，预补偿所述第一16QAM信号的相位，得到第二16QAM信号；

漂移相位误差和非线性相移因子计算模块，用于根据所述第二16QAM信号和所述16QAM信号对应的星座点类型信息，计算得到所述16QAM信号对应的漂移相位误差和非线性相移因子，并将得到的该漂移相位误差和该非线性相移因子，分别作为预补偿下一个16QAM信号的相位所需的漂移相位误差和非线性相移因子；

第一相位判决模块，用于对所述第二16QAM信号进行相位判决，输出相位判决信息；

合成模块，用于将所述幅度判决信息和所述相位判决信息合成输出原始数据。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述相干检测模块具体包括：

2×490°混合器，用于接收所述16QAM光信号和本振光，并将所述16QAM信号和本振光进行相干干涉，得到第一路光信号、第二路光信号、第三路光信号和第四路光信号；

第一平衡探测器，用于对所述第一路光信号和所述第三路光信号进行平衡探测，得到第一模拟电信号；

第二平衡探测器，用于对所述第二路光信号和所述第四路光信号进行平衡探测，得到第二模拟电信号；

第一模数转换器，用于对所述第一模拟电信号进行模数转换，得到所述16QAM信号的同相数字分量；

第二模数转换器，用于对所述第二模拟电信号进行模数转换，得到所述16QAM信号的正交数字分量。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述相位预补偿模块具体包括：

非线性相移预补偿量计算模块，用于将所述16QAM信号的功率与所述上一个16QAM信号对应的非线性相移因子相乘，得到非线性相移预补偿量；

预补偿量计算模块，用于计算所述非线性相移预补偿量与上一个16QAM信号对应的漂移相位误差之和，得到相位预补偿量；

补偿模块，用于根据所述相位预补偿量，补偿所述第一16QAM信号的相位，得到第二16QAM信号。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述漂移相位误差和非线性相移因子计算模块，具体包括：

第二相位判决模块，用于判决所述第二16QAM信号的相位，得到所述第二16QAM信号的判决相位；

实时相位计算模块，用于计算所述第二16QAM信号的实时相位；

差值计算模块，用于计算所述实时相位和所述判决相位的差值；

漂移相位误差计算模块，用于根据所述差值和所述16QAM信号对应的星座点类型信息，计算所述16QAM信号对应的漂移相位误差，并将计算得到的所述漂移相位误差作为预补偿下一个16QAM信号所需的漂移相位误差；

非线性相移因子计算模块，用于根据所述差值和所述16QAM信号对应的星座点类型信息，计算所述16QAM信号对应的非线性相移因子，并将计算得到的所述非线性相移因子作为预补偿下一个16QAM信号所需的非线性相移因子。

11.一种传输系统，其特征在于，所述系统包括权利要求7-10任一项所述的光信号接收装置，用于接收光信号发送装置发送的16正交幅度调制16QAM光信号。

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