CN102739317B - 一种多级相位估计方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种多级相位估计方法和装置。所述多级相位估计装置包括多级相位估计结构，其中，每一级相位估计结构包括：多个度量计算模块，每一个度量计算模块用于根据输入信号，以及初始搜索相角或前一级相位估计结构的搜索相角，计算距离度量以及搜索相角，其中，所述度量计算模块的个数与本级的搜索相角数目相同；选择模块，用于根据所有度量计算模块的计算结果，选择距离度量最小对应的搜索相角，作为本级的相位估计结果输出；其中，前一级相位估计结构的平均时间窗口长度大于后一级相位估计结构的平均时间窗口长度。通过本发明实施例的方法和装置，可以缓解码型效应的影响，并降低相位估计的实现复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种多级相位估计方法和装置。
背景技术
高速大容量光纤传输系统是未来光通信的发展方向，其中高阶正交幅度调制(QAM)格式结合相干接收技术是一种很好的解决方案。一方面，采用QAM调制格式，可以提高频谱效率以及降低对光电带宽的需求；另一方面，相干接收技术在提高接收灵敏度的同时还可以允许借助强大的数字信号处理技术(DSP)来克服信号传输损伤。
由于激光器相位噪声的存在，在典型的数字相干接收机中载波相位估计器是一项不可或缺的装置。此外，在实际应用中，往往希望采用前向操作的盲相位估计方法，以避免使用训练序列，从而提高信息传送效率。然而，QAM信号对激光器相位噪声的容忍度随着调制阶数的增加而显著降低，而且由于高阶QAM信号的星座点更加密集，传统的前向盲载波相位估计算法很难扩展到高阶QAM信号(文献[1-4])，这就对前向盲载波相位估计模块提出了很高的要求。
在目前已提出的各种前向载波相位估计算法中，一种基于盲相位搜索(BlindPhase Search，BPS)的前向算法(文献[5-7])(注：在不同的参考文献中，这种方法的英文名称不尽相同，也没有明确的中文名字，本文中统一称为基于盲相位搜索的方法)具有诸多优点，例如，较高的相位噪声容忍度，并行处理可行性，对QAM各阶调制格式的通用性，等等。这种方法原理相对简单，但实现复杂度很高。一种有效的解决方案是将单级的相位估计模块扩展到多级，以降低相位搜索所需要的相角数目，从而降低复杂度。
文献[8-11]提出了几种多级相位估计方法，复杂度降低了1.5至3倍。其中文献[10]提出的方法具有一定的借鉴意义，在文献[10，11]提出的两级相位估计结构中，每一级都是基于相位搜索方法的，其中前一级可以看做是后一级的粗搜索，后一级是在前一级估计相位的基础上执行的精细搜索，从而在保证相位估计精度的同时，减少用于相位搜索的相角数目。但其在两级结构中均采用了等长的平均时间窗口长度，第一级因码型效应的影响所需搜索相角数目仍然很高，因此其复杂度降低有限。
下面列出了对于理解本发明和常规技术有益的文献，通过引用将它们并入本文中，如同在本文中完全阐明了一样。
[1]R.Noé，“Phase noise tolerant synchronous QPSK/BPSK baseband-typeintradyne receiver concept with feed-forward carrier recovery，”J.Lightw.Technol.，vol.23，no.2，pp.802-808，Feb.2005.
[2]H.Louchet，K.Kuzmin，and A.Richter，“Improved DSP algorithms for coherent16-QAM transmission，”PaperTu.1.E.6，in Proc.ECOC2008，Brussels，Belgium，Sep21-25，2008.
[3]M.Seimetz，“Laser linewidth limitations for optical systems with high-ordermodulation employing feedforward digital carrier phase estimation，”PaperOTuM2，inProc.OFC2008，San Diego，CA，Feb.24-28，2008.
[4]I.Fatadin，D.Ives，and S.J.Savory，“Laser linewidth tolerance for 16QAMcoherent optical systems using QPSK partitioning，”IEEE Photon.Technol.Lett.，vol.22，no.9，pp.631-633，May.2010.
[5]S.K.Oh and S.P.Stapleion，“Blind phase recovery using finite alphabet propertiesin digital communications，”Electronics Letters，vol.33，no.3，pp.175-176，Jan.1997.
[6]F Rice，B.Cowley，B.Moran，and M.Rice，“Cramér-Rao lower bounds for QAMphase and frequency estimation，”IEEE Transactions on Communications，vol.49，no.9，pp.1582-1591，Sep.2001.
[7]T.Pfau，S.Hoffmann，and R.Noe，“Hardware-efficient coherent digital receiverconcept with feed-forward carrier recovery for M-QAM constellations，”Journal ofLightwave Technology，vol.27，no.8，pp.989-999，Apr.15，2009.
[8]T.Pfau，and R.Noe，“Phase-noise-tolerant two-stage carrier recovery concept forhigher order QAM formats，”IEEE Journal of Selected Topics on Quantum Electronics，vol.16，no.5，pp.1210-1216，2010.
[9]X.Zhou，“An improved feed-forward carrier recovery algorithm for coherentreceivers with M-QAM modulation format，”IEEE Photonics Technology Letters，vol.22，no.14，pp.1051-1053，July.2010.
[10]X.Li，Y.Cao，S.Yu，W.Gu，and Y.Ji，“A Simplified Feed-Forward CarrierRecovery Algorithm for Coherent Optical QAM System，”Journal of LightwaveTechnology，vol.29，no.5，pp.801-807，Mar.2011.
[11]Q.Zhuge，C.Chen，and D.V.Plant，“Low computation complexity two-stagefeedforward carrier recovery algorithm for M-QAM，”Paper OMJ5，presented in OFC2011，Los Angeles，CA，Mar.2011.
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种多级相位估计方法与装置，其中取消了每一级相位估计结构平均时间窗口长度等长的限制，既能保证与单级相同的激光器相噪容忍度，又可以进一步减少相位搜索所需的总相角数目，从而实现更低的复杂度。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种多级相位估计装置，所述多级相位估计装置包括多级相位估计结构，其中，每一级相位估计结构包括：
多个度量计算模块，每一个度量计算模块用于根据输入信号，以及初始搜索相角或前一级相位估计结构的搜索相角，计算距离度量以及搜索相角，其中，所述度量计算模块的个数与本级的搜索相角数目相同；
选择模块，用于根据所有度量计算模块的计算结果，选择距离度量最小对应的搜索相角，作为本级的相位估计结果输出；
其中，前一级相位估计结构的平均时间窗口长度大于后一级相位估计结构的平均时间窗口长度。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种数字相干接收机，该数字相干接收机包括前述的多级相位估计装置。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种偏振分集数字相干接收机，该偏振分集数字相干接收机包括前述的多级相位估计装置。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种相位估计方法，所述方法包括：
采用多级相位估计结构对输入信号进行相位估计；
其中，前一级相位估计结构的平均时间窗口长度大于后一级相位估计结构的平均时间窗口长度。
本发明实施例的有益效果在于：该多级相位估计装置取消了每一级相位估计结构平均时间窗口长度等长的限制，采用非等长的平均时间窗口长度，在保证激光器相噪容忍度的同时，克服了码型效应，进一步降低了相位估计的实现复杂度。在将该多级相位估计装置和相应的相位估计方法应用于数字相干接收机或者偏振分集数字相干接收机中时，可以降低相位估计过程的实现复杂度和成本。
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此受到限制。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是本发明的多级相位估计装置的一个实施例的构成示意图；
图2是图1所示实施例的多级相位估计装置的一个实施方式的构成示意图；
图3是图2所示实施例的第一级相位估计结构的每一个度量计算模块的构成示意图；
图4是图2所示实施例的第二级相位估计结构的每一个度量计算模块的构成示意图；
图5为本发明的数字相干接收机的一个实施例的构成示意图；
图6为本发明的偏振分集数字相干接收机的一个实施例的构成示意图；
图7为采用图5或图6所示相干接收机的光通信系统的一个实施例的构成示意图；
图8为本发明的多级相位估计方法的一个实施例的流程图。
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光通信系统中的激光器相位噪声的估计为例进行说明。但应该注意的是，本发明的实施方式适用于所有存在相位噪声的通信系统，而不局限于光通信系统。
图1是本发明的多级相位估计装置的一个实施例的构成示意图。如图1所示，该多级相位估计装置包括：多级相位估计结构11，每一级相位估计结构11包括多个度量计算模块111和一个选择模块112，其中，度量计算模块111的个数与本级的搜索相角数目相同。其中，
每一个度量计算模块111用于根据输入信号，以及初始搜索相角或前一级相位估计结构的搜索相角，计算距离度量以及搜索相角。
选择模块112用于根据所有度量计算模块111的计算结果，选择距离度量最小对应的搜索相角，作为本级的相位估计结果输出。
在本实施例中，前一级相位估计结构的平均时间窗口长度大于后一级相位估计结构的平均时间窗口长度。
本实施例的多级相位估计装置取消了每一级相位估计结构平均时间窗口长度等长的限制，采用非等长的平均时间窗口长度，在保证激光器相噪容忍度的同时，克服了码型效应，进一步降低了相位估计的实现复杂度。在将该多级相位估计装置应用于到数字相干接收机或者偏振分集数字相干接收机中时，可以降低相位估计过程的实现复杂度和成本。
在本实施例中，每一级相位估计结构优选采用BPS(Blind Phase Search，盲相位搜索)算法。
在本实施例中，最后一级相位估计结构的平均时间窗口长度的最优值等于或约等于只采用单级相位估计结构情况下最优的平均时间窗口长度。其中，单级相位估计结构是指只采用一级相位估计结构对输入信号进行相位估计，在这种情况下，如果该单级相位估计结构采用与本实施例的多级相位估计结构相同的算法，则在单级相位估计结构情况下最优的平均时间窗口长度，与本实施例的最后一级相位估计结构的平均时间窗口长度的最优值相等或者近似相等。
在本实施例中，每一级相位估计结构的搜索相角数目的乘积与单级相位估计结构情况下所需的总的搜索相角数目的差的绝对值最小，而且，每一级相位估计结构的搜索相角数目的和最小。其中，单级相位估计结构的含义与前述相同，在此省略。
下面通过一个多级相位估计结构的示例，对本实施例的多级相位估计装置进行详细说明。在本实施例中，仅以第一级和第二级为例，从第三级开始一直到最后一级的处理，与第二级的处理相同，在此省略。
图2为图1所示实施例的多级相位估计装置的一个实施方式的构成示意图。如图2所示，该多级相位估计装置包括多级相位估计结构。在图2中，示出了第一级相位估计结构21和第二级相位估计结构22。其中，
第一级相位估计结构21包括多个度量计算模块每一个度量计算模块2111、2112…或用于根据输入信号rk以及各自的初始搜索相角 计算用于相位搜索的距离度量以及搜索相角其中，I1为第一级相位估计结构的搜索相角的数目。在本实施例中，由于第一级相位估计结构21是整个多级相位估计装置的第一级，与其他级不同，其用于各个度量计算模块的搜索相角是根据第一级相角数目直接计算得来，原则为搜索相角等间隔分布在-π/4与π/4之间。
该第一级相位估计结构21还包括一个选择模块，在本实施例中，该选择模块通过一个最小值选择器212和一个切换器213来实现。通过该最小值选择器212和该切换器213，选择距离度量最小对应的搜索相角作为该第一级相位估计结构21的相位估计结果输出。
在第一级相位估计结构21中，每一个度量计算模块可以通过图3所示的结构来实现，如图3所示，该度量计算模块包括：乘法器31，判决器32、第一计算器33以及第二计算器34，其中，
乘法器31用于将搜索相角所对应的复数乘以输入信号rk，以使输入信号在相位上旋转相应的角度。判决器32用于根据QAM星座图对乘法器31的输出进行硬判决。
第一计算器33用于计算乘法器31的输出与判决器32的输出的差的模的平方。
第二计算器34用于在长度为Nj的平均时间窗口内，对第一计算器33的输出求和，得到距离度量值。其中，由于本级相位估计结构为第一级相位估计结构，故j为1。
第二级相位估计结构22包括多个度量计算模块每一个度量计算模块2111、2112…或用于根据输入信号rk以及前一级相位估计结构的搜索相角计算用于相位搜索的距离度量以及搜索相角 其中，I2为第二级相位估计结构的搜索相角的数目。在本实施例中，每一个度量计算模块会根据前一级相位估计结构输出的搜索相角，对于第二级来说，也就是第一级相位估计结构输出的搜索相角，计算获得本度量计算模块自己的搜索相角。
该第二级相位估计结构22还包括一个选择模块，在本实施例中，该选择模块通过一个最小值选择器222和一个切换器223来实现。通过该最小值选择器222和该切换器223，选择距离度量最小对应的搜索相角作为该第二级相位估计结构22的相位估计结果输出。
在第二级相位估计结构22中，每一个度量计算模块可以通过图4所示的结构来实现，如图4所示，该度量计算模块包括：乘法器41，判决器42、第一计算器43以及第二计算器44，其中，
乘法器41用于将根据前一级相位估计结构的搜索相角计算获得的某个搜索相角的复数乘以输入信号rk，使得输入信号在相位上旋转相应的角度。
其中，第j级的搜索相角由第j-1级的估计相角(搜索相角)决定。
判决器42用于根据QAM星座图对乘法器41的输出进行硬判决。
第一计算器43用于计算乘法器41的输出与判决器42的输出的差的模的平方。
第二计算器44用于在长度为Nj的平均时间窗口内，对第一计算器33的输出求和，得到距离度量值。其中，由于本级相位估计结构为第二级相位估计结构，故j为2。
在本实施例中，对于第三级相位估计结构一直到最后一级相位估计结构的组成和功能，与第二级相位估计结构类似，在此不再赘述。由此可见，本实施例的多级相位估计结构的每一级相位估计结构的每一个度量计算模块，都涉及在长度为Nj(j＝1，2，…，J)的平均时间窗口内求和。
在本实施例中，由于前一级相位估计结构较后一级相位估计结构更容易受码型效应的影响，令前一级相位估计结构的平均时间窗口长度大于后一级相位估计结构的平均时间窗口长度。也即N1＞N2＞…＞Nj，其中Nj(j＝1，2，...，J)表示第j级的平均时间窗口长度，J表示总的级数。由此可以缓解码型效应的影响。
在一个实施例中，前一级相位估计结构的平均时间窗口长度与后一级相位估计结构的平均时间窗口长度满足以下倍数关系：2L后＜L前＜3L后，L前为前一级相位估计结构的平均时间窗口长度，L后为后一级相位估计结构的平均时间窗口长度。其中，在典型实际情况中，以该倍数值为2.3或2.6为最优。但本实施例并不以此作为限制，任何多级相位估计结构，只要满足前一级相位估计结构的平均时间窗口长度大于后一级相位估计结构的平均时间窗口长度，都包含于本发明的保护范围。
在一个优选实施例中，在相位估计结构采用相同算法的情况下，和单级相位估计结构下的平均时间窗口长度N相比，本实施例的最后一级相位估计结构的NJ的最优值等于或约等于只采用单级结构情况下最优的平均窗口长度N。由此可以保证相位噪声的容忍度。
在另外一个优选实施例中，在相位估计结构采用相同算法的情况下，和单级相位估计结构下的搜索相角数目I相比，本实施例的每一级相位估计结构的搜索相角数目的乘积(I1I2…IJ)与单级相位估计结构情况下所需的总的搜索相角数目I的差的绝对值|I1I2…IJ-I|最小，而且，每一级相位估计结构的搜索相角数目的和(I1+I2+…+IJ)最小。由此可以在缓解码型效应的前提下，有效降低实现复杂度。
在现有的多级相位估计结构中，每一级相位估计结构的平均时间窗口长度Nj是相等的，在保证激光器相位噪声容忍度的前提下，由于码型效应的影响，第一级所需的搜索相角数目不能大幅降低。本实施例的多级相位估计结构取消了平均时间窗口等长的限制，对每一级的Nj进行优化。由于前一级相位估计结构较后一级相位估计结构更容易受码型效应的影响，本实施例令前一级相位估计结构的平均时间窗口长度大于后一级相位估计结构的平均时间窗口长度，通过增大平均时间窗口的长度来缓解码型效应的影响。进一步的，在缓解码型效应的前提下，本实施例通过调整各级搜索相角数目，使得总的搜索相角数目最小，从而有效降低了实现复杂度。
以下通过一个示例，对本实施例的多级相位估计装置的效果进行说明。
在本示例中，以64QAM或256QAM高阶调制信号为例，在保证相位估计性能的前提下，使用单级相位估计方法所需的相角数目为I＝64。如果采用两级相位估计结构，为了保证|I1I2-I|最小，且I1+I2最小，则I1＝I2＝8，在这种情况下总的搜索相角数目为16；类似地，如果采用三级相位估计结构，为了保证|I1I2I3-I|最小，且I1+I2+I3最小，每一级相位估计结构的理想的搜索相角数目均为4，总的搜索相角数目为12。
通过以上示例可以看出，本实施例的多级相位估计装置采用多级相位估计结构，令前一级相位估计结构的平均时间窗口长度大于后一级相位估计结构的平均时间窗口长度，有效缓解了码型效应的影响。而在缓解码型效应的前提下，通过对各级相位估计结构的搜索相角数据进行重新组合，有效降低了实现复杂度。
以上实施例提出的多级相位估计装置可以应用于基于QAM信号调制的数字相干接收机。以下通过两个示例对该多级相位估计装置的应用进行说明，但本实施例的多级相位估计装置并不限制于仅应用于以下两个示例中的情况，任何基于QAM信号调制的数字相干接收机，都可以采用本实施例提出的多级相位估计装置进行相位估计。
图5为本发明的数字相干接收机的一个实施例的构成示意图。如图5所示，该数字相干接收机包括：接收机光电前端51，模数变换52，线性均衡53，频差估计54、相位估计55以及数据恢复56，其中，
收机光电前端51，模数变换52，线性均衡53，频差估计54、以及数据恢复56都可以采用现有的数字相干接收机的组成来实现，其相同的功能被合并于此，在此不再赘述。
相位估计55可以采用本实施例的多级相位估计装置来实现，由于前述已经对该多级相位估计装置的组成和功能进行了详细内容，其内容被合并于此，在此不再赘述。
应用本实施例的多级相位估计装置的数字相干接收机，可以有效降低该数字相干接收机的相位估计过程的实现复杂度和成本。
为了进一步提高容量，相干光通信系统一般在发射端使用偏振复用，即在两个正交的偏振态上都传送信息，在接收端使用偏振分集的相干光接收机。在采用偏振分集的数字相干光接收机中，本实施例的多级相位估计装置同样适用。
图6为本发明的偏振分集数字相干接收机的一个实施例的构成示意图。如图6所示，该偏振分集数字相干接收机包括：接收机光电前端61，第一模数变换621，第二模数变换622，线性均衡63，第一频差估计641，第二频差估计642，第一相位估计651，第二相位估计652，第一数据恢复661以及第二数据恢复662，其中，
接收机光电前端61，第一模数变换621，第二模数变换622，线性均衡63，第一频差估计641，第二频差估计642，第一数据恢复661以及第二数据恢复662都可以采用现有的偏振分集数字相干接收机的组成来实现，其相同的功能被合并于此，在此不再赘述。如图6所示，在本实施例中，线性均衡63可以采用现有的蝶形结构的FIR(Finite Impulse Response，有限冲击响应)线性均衡来实现。
第一相位估计651和第二相位估计652可以分别采用本实施例的多级相位估计装置来实现，由于前述已经对该多级相位估计装置的组成和功能进行了详细内容，其内容被合并于此，在此不再赘述。
应用本实施例的多级相位估计装置的偏振分集数字相干接收机，可以有效降低该数字相干接收机的相位估计过程的实现复杂度和成本。
图7为采用基于本发明的相干接收机的光通信系统实施例的结构示意图。如图7所示，本实施例包括了光发送机71，光纤链路76和光相干接收机75。光纤链路一般包括网络中的交换节点72，光纤73和光放大器74。其中，光相干接收机75可以通过前述图5所述的数字相干接收机来实现，也可以通过前述图6所示的偏振分集数字相干接收机来实现。光发送机71、光纤链路76及涉及的其他装置可以采用目前已知技术来实现，在此不再赘述。
本实施例的光纤通信系统，通过采用前述实施例的数字相干接收机或偏振分集数字相干接收机，可以有效降低相位估计过程的实现复杂度和成本。
图8为本发明的多级相位估计方法的一个实施例的流程图。如图8所示，该方法包括：
步骤801：采用多级相位估计结构对输入信号进行相位估计。
其中，前一级相位估计结构的平均时间窗口长度大于后一级相位估计结构的平均时间窗口长度。
在一个优选实施例中，每一级相位估计结构采用盲相位搜索BPS算法。对于盲相位搜索BPS算法，已经在前文做了说明，在此不再赘述。
在另外一个优选实施例中，该多级相位估计结构中，最后一级相位估计结构的平均时间窗口长度的最优值等于只采用单级相位估计结构情况下最优的平均时间窗口长度。
在另外一个优选实施例中，每一级相位估计结构的搜索相角数目的乘积与单级相位估计结构情况下所需的总的搜索相角数目的差的绝对值最小，而且，每一级相位估计结构的搜索相角数目的和最小。
本实施例的多级相位估计方法可以应用于前述实施例的多级相位估计装置，该方法所执行的步骤和各个特征的说明，与前述多级相位估计装置的实施例中对相同内容的说明相同，这部分内容被合并于此，在此不再赘述。
本实施例的多级相位估计方法取消了每一级相位估计结构平均时间窗口长度等长的限制，采用非等长的平均时间窗口长度，在保证激光器相噪容忍度的同时，克服了码型效应，进一步降低了相位估计的实现复杂度。在将该多级相位估计方法应用于到数字相干接收机或者偏振分集数字相干接收机中时，可以降低相位估计过程的实现复杂度和成本。
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。
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1，一种多级相位估计装置，所述多级相位估计装置包括多级相位估计结构，其中，每一级相位估计结构包括：
多个度量计算模块，每一个度量计算模块用于根据输入信号，以及初始搜索相角或前一级相位估计结构的搜索相角，计算距离度量以及搜索相角，其中，所述度量计算模块的个数与本级的搜索相角数目相同；
选择模块，用于根据所有度量计算模块的计算结果，选择距离度量最小对应的搜索相角，作为本级的相位估计结果输出；
其中，前一级相位估计结构的平均时间窗口长度大于后一级相位估计结构的平均时间窗口长度。
附记2，如附记1所述的多级相位估计装置，其中，2L后＜L前＜3L后，L前为前一级相位估计结构的平均时间窗口长度，L后为后一级相位估计结构的平均时间窗口长度。
附记3，如附记2所述的多级相位估计装置，其中，L前是L后的2.3倍或者2.6倍。
附记4，如附记1所述的多级相位估计装置，其中，每一级相位估计结构采用盲相位搜索BPS算法。
附记5，如附记4所述的多级相位估计装置，其中，最后一级相位估计结构的平均时间窗口长度的最优值等于只采用单级相位估计结构情况下最优的平均时间窗口长度。
附记6，如附记5所述的多级相位估计装置，其中，每一级相位估计结构的搜索相角数目的乘积与单级相位估计结构情况下所需的总的搜索相角数目的差的绝对值最小，而且，每一级相位估计结构的搜索相角数目的和最小。
附记7，一种数字相干接收机，所述数字相干接收机包括附记1-6任一项所述的多级相位估计装置。
附记8，如附记7所述的数字相干接收机，其中，所述数字相干接收机还包括：
接收机光电前端装置，用于接收信号；
模数变换装置，用于对所述接收机光电前端装置接收到的信号进行模数转换；
线性均衡装置，用于对所述模数变换装置转换后的信号进行线性均衡；
频差估计装置，用于对所述线性均衡装置均衡后的信号进行频差估计并提供给所述多级相位估计装置；
数据恢复装置，用于对所述多级相位估计装置估计后的信号进行数据恢复。
附记9，一种偏振分集数字相干接收机，其中，所述偏振分集数字相干接收机包括两个权利要求1-6任一项所述的多级相位估计装置。
附记10，如附记9所述的偏振分集数字相干接收机，其中，所述偏振分集数字相干接收机还包括：
接收机光电前端装置，用于接收信号；
第一模数变换装置，用于对所述接收机光电前端装置接收到的h偏振方向信号进行模数转换；
第二模数变换装置，用于对所述接收机光电前端装置接收到的v偏振方向信号进行模数转换；
数字滤波器线性均衡装置，用于对所述第一模数变换装置转换后的h偏振方向信号，和所述第二模数变换装置转换后的v偏振方向信号进行线性均衡；
第一频差估计装置，用于对所述h偏振方向均衡后的信号进行频差估计并提供给所述两个多级相位估计装置中的一个；
第二频差估计装置，用于对所述v偏振方向均衡后的信号进行频差估计并提供给所述两个多级相位估计装置中的另一个；
第一数据恢复装置，用于所述一个多级相位估计装置估计后的信号进行数据恢复；
第一数据恢复装置，用于所述另一个多级相位估计装置估计后的信号进行数据恢复。
附记11，一种光通信系统，所述光通信系统包括附记7或附记9所述的相干接收机。
附记12，一种多级相位估计方法，所述方法包括：
采用多级相位估计结构对输入信号进行相位估计；
其中，前一级相位估计结构的平均时间窗口长度大于后一级相位估计结构的平均时间窗口长度。
附记13，如附记12所述的多级相位估计方法，其中，2L后＜L前＜3L后，L前为前一级相位估计结构的平均时间窗口长度，L后为后一级相位估计结构的平均时间窗口长度。
附记14，如附记13所述的多级相位估计方法，其中，L前是L后的2.3倍或者2.6倍。
附记15，如附记12所述的多级相位估计方法，其中，每一级相位估计结构采用盲相位搜索BPS算法。
附记16，如附记15所述的多级相位估计方法，其中，所述多级相位估计结构中，最后一级相位估计结构的平均时间窗口长度的最优值等于只采用单级相位估计结构情况下最优的平均时间窗口长度。
附记17，如附记16所述的多级相位估计方法，其中，每一级相位估计结构的搜索相角数目的乘积与单级相位估计结构情况下所需的总的搜索相角数目的差的绝对值最小，而且，每一级相位估计结构的搜索相角数目的和最小。
Claims (10)
1.一种多级相位估计装置，所述多级相位估计装置包括多级相位估计结构，其中，每一级相位估计结构包括：
多个度量计算模块，每一个度量计算模块用于根据输入信号，以及初始搜索相角或前一级相位估计结构的搜索相角，计算距离度量以及搜索相角，其中，所述度量计算模块的个数与本级的搜索相角数目相同；
选择模块，用于根据所有度量计算模块的计算结果，选择距离度量最小对应的搜索相角，作为本级的相位估计结果输出；
其中，前一级相位估计结构的平均时间窗口长度大于后一级相位估计结构的平均时间窗口长度。
2.如权利要求1所述的多级相位估计装置，其中，每一级相位估计结构采用盲相位搜索BPS算法。
3.如权利要求2所述的多级相位估计装置，其中，最后一级相位估计结构的平均时间窗口长度的最优值等于只采用单级相位估计结构情况下最优的平均时间窗口长度。
4.如权利要求3所述的多级相位估计装置，其中，每一级相位估计结构的搜索相角数目的乘积与单级相位估计结构情况下所需的总的搜索相角数目的差的绝对值最小，而且，每一级相位估计结构的搜索相角数目的和最小。
5.一种数字相干接收机，所述数字相干接收机包括权利要求1-4任一项所述的多级相位估计装置。
6.一种偏振分集数字相干接收机，其中，所述偏振分集数字相干接收机包括两个权利要求1-4任一项所述的多级相位估计装置。
7.一种多级相位估计方法，所述方法包括：
采用权利要求1所述的多级相位估计结构对输入信号进行相位估计。
8.如权利要求7所述的多级相位估计方法，其中，每一级相位估计结构采用盲相位搜索BPS算法。
9.如权利要求8所述的多级相位估计方法，其中，所述多级相位估计结构中，最后一级相位估计结构的平均时间窗口长度的最优值等于只采用单级相位估计结构情况下最优的平均时间窗口长度。
10.如权利要求9所述的多级相位估计方法，其中，每一级相位估计结构的搜索相角数目的乘积与单级相位估计结构情况下所需的总的搜索相角数目的差的绝对值最小，而且，每一级相位估计结构的搜索相角数目的和最小。
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