CN104780037B - 一种时钟恢复方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种时钟恢复方法，包括：根据当前输入的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，得到均衡预滤波信号；根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差；根据所述相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数。本发明还同时公开了一种时钟恢复装置及系统。

Description

一种时钟恢复方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及通信领域的时钟恢复技术，尤其涉及一种时钟恢复方法、装置及系统。
背景技术
随着互联网流量的增加，在干线系统的光通信系统中需要更大的容量。当每波长比特率增加时，在传输路径上的色度色散、偏振模色散以及各种非线性效应导致波形失真，从而导致信息质量变差。
图1为典型的数字相干接收机框图，接收光信号被偏振分光器分成相互正交的两个偏振态信号；偏振分光器输出偏振光信号通过90°光混频器与本振光信号进行混频；混频后的光信号通过平衡光电检测器转换为基带电信号，光电转换后的电信号为每个偏振态有两路信号，由于经过传输信道后，两个偏振态之间有串扰、偏振态也有旋转，因此接收端此处的两个偏振态，每个偏振态有两路正交信号与发射信号没有对应关系；然后通过模/数转换器将电信号转换为数字信号，这样可以通过数字信号处理技术对该数字信号进行处理。
和非相干技术相比，数字相干接收技术有如下优点：大约3dB的光信噪比增益；可以方便地采用电均衡技术来应对信道变化，降低成本等；可以采用更高效的调制技术以及偏振复用来提高传输容量。
数字相干接收机中，色度色散和偏振模色散的均衡一般分两部分完成：首先对静态色散进行补偿，通常采用快速傅立叶变换（Fast Fourier Transformation，FFT）技术进行频域快速卷积，以完成静态色散的补偿；然后对残余的色度色散和偏振模色散进行补偿，通常采用有限长脉冲响应（Finite Impulse Response，FIR）蝶形均衡器来实现，FIR蝶形滤波器采用自适应算法对系数进行更新，以跟踪及补偿随时间动态变化的偏振模色散。其中，FIR蝶形自适应均衡器有均衡、匹配滤波与相位调整的作用。但是，当采样频偏存在或采样相位变化范围超过FIR蝶形自适应均衡器调整的范围时，会引起FIR蝶形自适应均衡器无法正常工作，因此，需要在FIR蝶形均衡器之前放置一个时钟相位恢复装置，用以估计输入时/频域信号的相位误差，并对输入时/频域信号进行相位调整，以保证为自适应均衡器提供稳定且适宜的采样相位。
现有技术中的时钟相位恢复方法，如平方时钟恢复算法、Gardner时钟恢复算法，发明人在实现本发明的过程中，发现现有的时钟相位恢复方案至少存在以下缺陷：
由于偏振模色散的差分群延迟及偏振旋转角度是随时间随机变化的，因此，输入时/频域信号的相位会受到偏振模色散影响；并且，当差分群延迟为半个周期，而接收端偏振角度与主偏振态成45度时，现有时钟相位恢复方案无法提取到输入时/频域信号的相位误差，此时时钟相位恢复无法实现。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种时钟恢复方法、装置及系统，能准确提取到输入时/频信号的相位误差，更好地恢复输入时/频信号的相位。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种时钟恢复方法，该方法包括：
根据当前输入的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，得到均衡预滤波信号；
根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差；
根据所述相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数。
上述方案中，所述时/频域信号包括按照第一光偏振的时/频域第一子信号和按照第二光偏振的时/频域第二子信号，所述时域信号通过时频转换变为所述频域信号。
上述方案中，所述根据当前输入的自适应均衡系数对输入的频域信号进行时钟均衡预滤波，具体采用如下方式：
其中，Hxx(k),Hxy(k),Hyx(k),Hyy(k)为频域自适应均衡系数，K为鉴相的频点索引，X(k)为频域第一偏振子信号，Y(k)频域第二偏振子信号，Xpd(k)，Ypd(k)为时钟均衡预滤波后得到的均衡预滤波信号。
上述方案中，所述根据所述均衡预滤波信号，获取输入频域信号的相位误差，具体采用如下方式：
其中，Xpd(k)，Ypd(k)为时钟均衡预滤波后得到的均衡预滤波信号；X* pd(k)，Ypd*(k)为均衡预滤波信号的复共轭信号；按照以下公式计算C的相位值，得到输入与输出频域信号的相位误差μ：
其中，所述相位误差μ的取值范围为[0,1)。
上述方案中，所述根据所述相位误差对所述输入频域信号进行相位调整，包括：
按照如下公式获得相位调整角度η(k)：
其中，μ为所述相位误差，根据相位调整角度η(k)按照如下公式对X(k)，Y(k)进行相位调整：
其中，X(k)为频域第一偏振子信号，Y(k)为频域第二偏振子信号，Xcr(k)，Ycr(k)为相位调整后得到的频域信号。
上述方案中，所述根据所述相位误差对所述输入时域信号进行相位调整，包括：
采用三次拉格朗日插值算法对所述输入时域信号进行相位调整，具体采用如下方式：
其中系数为：
其中，z[k]为将样点f[k]通过小数指针u插值到k+u的位置获得的样点值，若每128个样点使用同一个插值小数指针u，则小数指针u=mod(2×μ,1)，μ为所述相位误差。
上述方案中，所述根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差之后，还包括：
对所述相位误差进行滤波，得到滤波后的相位误差；
根据所述滤波后的相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数。
本发明实施例提供了一种时钟恢复装置，该装置包括：依次连接的均衡预滤波单元、定时误差提取单元、相位调整单元；其中，
所述均衡预滤波单元，用于根据当前输入的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，得到的均衡预滤波信号输入到所述定时误差提取单元。
所述定时误差提取单元，用于根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差，得到的相位误差输入到所述相位调整单元；
所述相位调整单元，用于根据所述相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数，并反馈到所述均衡预滤波单元。
上述方案中，所述时/频域信号包括按照第一光偏振的时/频域第一子信号和按照第二光偏振的时/频域第二子信号，所述时域信号通过时频转换变为所述频域信号。
上述方案中，所述装置还包括：
定时误差滤波单元，连接在所述定时误差提取单元和所述相位调整单元之间，用于对所述相位误差进行滤波，滤波后的相位误差输入到所述相位调整单元；
所述相位调整单元，还用于根据所述滤波后的相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数。
上述方案中，所述定时误差滤波单元采用环路滤波器、数字振荡器、减法器实现。
上述方案中，所述均衡滤预波单元采用单偏振系统的有限长单位冲激响应FIR滤波器或偏振复用系统的FIR滤波器实现。
本发明实施例提供了一种时钟恢复系统，该系统包括：如上述的时钟恢复装置、自适应均衡装置；其中，
所述时钟恢复装置将相位调整后的时/频域信号输入到所述自适应均衡装置；
所述自适应均衡装置根据相位调整后的时/频域信号输出新的自适应均衡系数，并反馈到所述时钟恢复装置的输入端。
本发明实施例提供的时钟恢复方法、装置及系统，根据当前输入的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，得到均衡预滤波信号；根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差；根据所述相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数。如此，可对自适应均衡系数不断进行自适应调整反馈，得到新的自适应均衡系数，每次对时/频域信号进行时钟均衡预滤波均可采用新的自适应均衡系数，能够更好地跟踪信道的动态变化、准确地补偿信道失真，从而使时钟均衡预滤波的效果更好，进而能快速准确地提取到输入时/频信号的相位误差，更好地恢复输入时/频信号的相位，即更好地调整采样位置。
附图说明
图1为现有数字相干接收机框图；
图2为本发明实施例时钟恢复系统一的结构示意图；
图3为本发明实施例时钟恢复系统二的结构示意图；
图4为本发明实施例时钟恢复方法一的实现流程示意图；
图5为本发明实施例时钟恢复方法二的实现流程示意图；
图6为本发明实施例定时误差滤波单元对相位误差进行滤波的实现结构示意图；
图7为本发明实施例一的时钟恢复系统结构示意图；
图8为本发明实施例二的时钟恢复系统结构示意图；
图9为本发明实施例时钟恢复装置结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例中，根据当前输入的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，得到均衡预滤波信号；根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差；根据所述相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数。如此，可不断调整自适应均衡系数，能够更好地跟踪信道的动态变化、准确地补偿信道失真，从而使时钟均衡预滤波的效果更好，进而能快速准确地提取到输入时/频信号的相位误差，更好地恢复输入时/频信号的相位。
这里，所述当前输入的自适应均衡系数是由自适应均衡装置对输入的相位调整后的时/频域信号进行自适应均衡处理后输出并反馈的，初始输入的自适应均衡系数是由系统预先设置的，所述时/频域信号包括按照第一光偏振的时/频域第一子信号和按照第二光偏振的时/频域第二子信号；所述时域信号通过时频转换变为所述频域信号。
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
图2为本发明实施例中提供的时钟恢复系统的结构示意图，如图2所示，该系统包括：时钟恢复装置20、自适应均衡装置21；其中，时钟恢复装置20包括依次连接的均衡预滤波单元200、定时误差提取单元201、相位调整单元202，上述功能模块可以是软件功能模块，也可以是硬件设备。
所述时钟恢复装置20将相位调整后的时/频域信号输入到所述自适应均衡装置21；所述自适应均衡装置21根据相位调整后的时/频域信号输出新的自适应均衡系数，并反馈到所述时钟恢复装置20的输入端。
在所述时钟恢复装置20中，所述均衡预滤波单元200，用于根据当前输入的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，得到的均衡预滤波信号输入到所述定时误差提取单元201；
其中，所述当前输入的自适应均衡系数是由自适应均衡装置对输入的相位调整后的时/频域信号进行自适应均衡处理后输出并反馈的，初始输入的自适应均衡系数是由系统预先设置的；所述时/频域信号包括按照第一光偏振的时/频域第一子信号和按照第二光偏振的时/频域第二子信号，所述时域信号通过时频转换变为所述频域信号；
所述定时误差提取单元201，用于根据输入的均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差，得到的相位误差输入到所述相位调整单元201；
所述相位调整单元202，用于根据输入的相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号输入到所述自适应均衡装置21，进而由所述自适应均衡装置21输出新的自适应均衡系数并反馈到所述均衡预滤波单元200。
基于上述系统架构，本发明实施例提供的时钟恢复过程具体实现如下所述：
首先，所述均衡预滤波单元200根据当前输入的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，将得到的均衡预滤波信号输入到所述定时误差提取单元201；
然后，所述定时误差提取单元201根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差，将得到的相位误差输入到所述相位调整单元202；
最终，所述相位调整单元202根据所述相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号输入到所述自适应均衡装置21，由所述自适应均衡装置21将更新的自适应均衡系数反馈到所述均衡预滤波单元200的输入端。
其中，所述自适应均衡系数的初始输入是由系统根据输入信号的频率、相位等参数设定的。
优选的，所述时钟恢复装置还包括定时误差滤波单元203，如图3所示：
定时误差滤波单元203，连接在所述定时误差提取单元201和所述相位调整单元202之间，用于对所述相位误差进行滤波，滤波后的相位误差输入到所述相位调整单元202；
所述相位调整单元202，还用于根据所述滤波后的相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号输入到所述自适应均衡装置21，由所述自适应均衡装置21输出新的自适应均衡系数。
为了描述的方便，以上所述时钟相位恢复系统的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
基于以上系统架构，本发明实施例提出了一种时钟相位恢复方法，如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤S400：根据当前输入的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，得到均衡预滤波信号。
本步骤可由时钟相位恢复装置20中的均衡预滤波单元200实现；
本步骤中，所述当前输入的自适应均衡系数是由自适应均衡装置对输入的相位调整后的时/频域信号进行自适应均衡处理后输出并反馈的，初始输入的自适应均衡系数是由系统设定的；所述时/频域信号包括按照第一光偏振的时/频域第一子信号和按照第二光偏振的时/频域第二子信号，按照第一光偏振例如x偏振,按照第二光偏振例如y偏振；
本步骤中，均衡预滤波单元200的滤波实现可以是时域实现，也可以在频域实现；所述输入的信号可以是时域信号，也可以是频域信号，对应的输出可以是时域信号，也可以是频域信号。
若需要输入频域信号，则需要在将时域信号输入到所述均衡预滤波单元200之前，通过具有时频转换功能的模块或设备，例如傅立叶变换模块，将时域信号转换为频域信号，然后将得到的频域信号输入到均衡预滤波单元200中；若自适应均衡装置反馈的自适应均衡系数为时域系数，需要用到频域系数时，则需要在所述自适应均衡装置和均衡预滤波单元200之间添加时频转换单元；或者，在所述均衡预滤波单元200中增加具有时频转换功能的模块，将自适应均衡装置反馈的时域系数转换为频域系数。
所述均衡滤波单元200可以采用单偏振系统的FIR滤波器、或偏振复用系统的FIR滤波器实现。
本步骤中，均衡预滤波单元200在输入频域信号以及频域自适应均衡系数时，根据所述自适应均衡系数对所述输入频域信号进行时钟均衡预滤波，具体采用如下方式：
其中，Hxx(k),Hxy(k),Hyx(k),Hyy(k)为频域自适应均衡系数，K为鉴相的频点索引，X(k)为频域第一偏振子信号，Y(k)频域第二偏振子信号，Xpd(k)，Ypd(k)为时钟均衡预滤波后得到的均衡预滤波信号，将得到的均衡预滤波信号输入到定时误差提取单元201中。
本步骤中，均衡预滤波单元200采用自适应均衡装置反馈的自适应均衡系数，对时/频域信号进行时钟均衡预滤波，能够更好地跟踪信道的动态变化、准确地补偿信道失真，从而使时钟均衡预滤波的效果更好，进而能快速准确地提取到输入时/频信号的相位误差，更好地恢复输入时/频信号的相位。
步骤S401：根据所述均衡滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差。
本步骤可由时钟相位恢复装置中的定时误差提取单元201实现；
本步骤中，定时误差提取单元201的误差提取实现可以在时域实现，也可以在频域实现；所述输入时/频信号可以是时域信号，也可以是频域信号，对应的输出可以是时域信号，也可以是频域信号。
通常，误差提取单元201提取输入时域信号的相位误差时，可以采用平方定时误差提取等算法；提取输入频域信号的相位误差时，可以采用Godard等算法。这里，对相位误差的提取算法不作具体限定。
本步骤中，均衡预滤波信号为上述步骤S400得到的频域均衡预滤波信号，因此，所述定时误差提取单元201根据均衡预滤波信号获取输入频域信号的相位误差，可采用Godard算法，具体实现方式如下：
其中，Xpd(k)，Ypd(k)为时钟均衡预滤波后得到的均衡预滤波信号；X* pd(k)，Ypd*(k)为均衡预滤波信号的复共轭信号；按照以下公式计算C的相位值，得到输入频域信号的相位误差μ：
其中，所述相位误差μ的取值范围为[0,1)，将得到的相位误差μ输入到相位调整单元202中。
本步骤中，定时误差提取单元201根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差，其中，均衡预滤波信号为由均衡预滤波单元200采用自适应均衡装置21反馈的自适应均衡系数，对输入时/频域信号进行时钟均衡预滤波得到的信号，这样，定时误差提取单元201能够更准确地提取到输入时/频域信号的相位误差。
步骤S403：根据所述相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经过经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数。
本步骤可由时钟恢复装置20中的相位调整单元202实现；
本步骤中，若输入相位调整单元202的是频域信号，则根据上述步骤S401得到的相位误差对所述输入频域信号进行相位调整，具体采用如下方式：
按照如下公式获得相位调整角度η(k)：
其中，μ所述相位误差，根据相位调整角度η(k)按照如下公式对X(k)，Y(k)进行相位调整：
其中，X(k)为频域第一子信号，Y(k)为频域第二子信号，Xcr(k)，Ycr(k)为相位调整后得到的频域信号。
若输入相位调整单元202的是时域信号，则根据上述步骤S401得到的相位误差对所述输入时域信号进行插值运算，以调整所述输入时域信号的相位；其中，插值算法可采用分数插值算法，如三次拉格朗日插值算法，这里，对插值算法不作具体限定。
若采用三次拉格朗日插值算法对所述输入时域信号进行相位调整，具体采用如下方式：
其中系数为：
其中，z[k]为将样点f[k]通过小数指针u插值到k+u的位置获得的样点值，若每128个样点使用同一个插值小数指针u，则小数指针u=mod(2×μ,1)，μ为所述相位误差。
在本发明的另一实施例中，对上述实施例进行了优化，如图5所示，在步骤S401之后、步骤S403之前还包括：
步骤S402：对所述相位误差进行滤波，得到滤波后的相位误差；
相应的，步骤S403中对所述时/频域信号进行相位调整应用的相位误差，为步骤S402中滤波后的相位误差。
以下给出了步骤S402的一种优选实现方式：步骤S402可由时钟恢复装置中的定时误差滤波单元203实现；
本步骤中，所述定时误差滤波单元203可以采用环路滤波器、数字控制振荡器、减法器实现，如图6所示，具体实现方式如下：
首先，减法器计算所述相位误差μ与数字控制振荡器反馈的滤波后的相位误差μ1两者的差值μe：
将得到的差值μe输入到环路滤波器；
然后，由环路滤波器对差值μe进行滤波处理，通常采用比例增益和积分增益两路通路来完成，比例增益通路由一个比例增益模块k1组成，积分通路由一个积分增益模块k2以及和它串联的积分器(累加器)组成，将比例增益通路和积分通路的结果加和后作为环路滤波器的输出，输入到数字控制振荡器；
最终，数字控制振荡器为一个积分器(累加器)，将滤波后的相位误差μ1反馈到减法器，并且输出给所述相位调整单元202。
步骤S402的上述优选实现方式中，对所述相位误差μ进行滤波，得到滤波后的相位误差μ1，不仅能够更加准确地估计出相位误差，还能够跟踪定时频偏。步骤S403中对所述输入时/频域信号进行插值运算应用的相位误差，为步骤S402中滤波后的相位误差μ1，这样可以使输入时/频域信号的相位得到更好的调整与恢复，即更好地对采样位置进行调整。
本发明的上述实施例中，根据当前输入的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，得到均衡预滤波信号；根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差；根据所述相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数。如此，采用不断更新的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，能够使时钟均衡预滤波的效果更好，进而能快速准确地提取到输入时/频域信号的相位误差，更好地恢复输入时/频域信号的相位，即更好地对采样位置进行调整。
下面结合具体实施例对本发明的实施方式进行详细说明。
实施例一
为了更清楚地对本发明实施例进行说明，下面以图7所示的系统架构为例，对应图4所示的流程对时钟相位恢复过程进行描述。
如图7所示，该系统包括：时钟恢复装置20、自适应均衡装置21；所述时钟恢复装置20可包括：时频转换单元204、均衡预滤波单元200、定时误差提取单元201、定时误差滤波单元203、相位调整单元202。
在步骤S400中，时频转换单元204收到包含第一偏振子信号第二偏振子信号的时域输入信号后，将两路时域信号进行FFT变换得到频域信号，这里考虑到时频转换单元204的输出即为相位调整单元202的输入，则时频转换单元204的输入数据需要成叠一定的点数，若每次输入的时域信号样点数为128，不妨选择成叠32点，进行N=160点的FFT变换：
其中，x(n)为时域第一偏振子信号，y(n)为时域第二偏振子信号，时频转换单元204进行FFT变换得到两个偏振态的频域信号X(k)，Y(k)输入到均衡预滤波单元200以及相位调整单元202中。
均衡预滤波单元200输入两个偏振态的频域信号以及当前输入的频域自适应均衡系数后，根据当前输入的自适应均衡系数对输入的频域信号进行时钟均衡预滤波，具体采用如下方式：
其中，Hxx(k),Hxy(k),Hyx(k),Hyy(k)为频域自适应均衡系数，K为鉴相的频点索引，X(k)为频域第一偏振子信号，Y(k)频域第二偏振子信号，Xpd(k)，Ypd(k)为时钟均衡滤波后得到的均衡预滤波信号，将得到的均衡预滤波信号输入到误差提取单元201中。
在步骤S401中，所述定时误差提取单元201根据均衡预滤波信号获取输入频域信号的相位误差，可采用Godard算法，具体实现方式如下：
其中，Xpd(k)，Ypd(k)为时钟均衡预滤波后得到的均衡预滤波信号；X* pd(k)，Ypd*(k)为均衡预滤波信号的复共轭信号；按照以下公式计算C的相位，即为输入频域信号的相位误差μ：
其中，所述相位误差μ的取值范围为[0,1)。将所述相位误差μ输入到相位调整单元202中。
在步骤S402中，对所述相位误差μ进行滤波，得到滤波后的相位误差μ1，
在步骤S403中，根据所述滤波后的相位误差μ1对所述频域信号进行相位调整，具体采用如下方式：
按照如下公式获得相位调整角度η(k)：
其中，μ1为滤波后的相位误差，根据相位调整角度η(k)按照如下公式对X(k)，Y(k)进行相位调整：
其中，X(k)为频域第一偏振子信号，Y(k)为频域第二偏振子信号，Xcr(k)，Ycr(k)为相位调整后得到的频域信号，将相位调整后的频域信号输入到自适应均衡装置21；由所述自适应均衡装置进行自适应蝶形滤波，并且输出更新后的自适应均衡系数反馈到所述均衡滤波单元200的输入端。
需要说明的是，对所述频域信号进行相位调整的过程中，会发生样点增删，还需要将样点增删控制信号输出给自适应均衡装置。样点增删计算方法如下：把当前的鉴相值μ1记为mu1，前一拍的鉴相值μ1记为mu0，计算mu1与mu0的差值。
dmu=mu1-mu0
计算控制信号num_add。当mu1＜0.5且dmu＜-0.5时，num_add取值-1，当mu1≥0.5且dmu≥0.5时，num_add取值1，其他情况，num_add取值0。
当num_add为0时，数据经自适应均衡装置输出128个样点，当num_add为－1时，数据经自适应均衡装置输出126个样点，当num_add为1时，数据经自适应均衡装置输出130个样点。
实施例二
下面以图8所示的系统架构为例，对应图4所示的流程对时钟恢复过程进行描述。
如图8所示，该系统包括：时钟恢复装置20、自适应均衡装置21；所述时钟恢复装置可包括：时频转换单元204、均衡预滤波单元200、定时误差提取单元201、定时误差滤波单元203、相位调整单元202。
步骤S400、步骤S401、步骤S402如上述实施例一中所述；
在步骤S403中，根据所述滤波后的相位误差μ1对所述输入时域信号进行插值运算，具体采用如下方式：
若采用三次拉格朗日插值算法，具体实现方式如下：
按照如下方式调整所述输入时域信号的相位：
其中系数为：
其中，z[k]为将样点f[k]通过小数指针u插值到k+u的位置获得的样点值，若每128个样点使用同一个插值小数指针u，则小数指针u=mod(2×μ1,1)，μ1为所述滤波后的相位误差。
需要说明的是，数字插值运算的过程中，会发生样点增删，还需要将样点增删控制信号输出给自适应均衡装置。样点增删计算方法如下：把当前的鉴相值μ1记为mu1，前一拍的鉴相值μ1记为mu0，计算mu1与mu0的差值。
dmu=mu1-mu0
计算控制信号num_add。当mu1＜0.5且dmu＜-0.5时，num_add取值-1，当mu1≥0.5且dmu≥0.5时，num_add取值1，其他情况，num_add取值0。
当num_add为0时，数据经自适应均衡装置输出128个样点，当num_add为－1时，数据经自适应均衡装置输出126个样点，当num_add为1时，数据经自适应均衡装置输出130个样点。
优选的，得到插值运算后的时域信号之后，可以对插值运算后的时域信号进行样点增删，将样点增删后的时域信号输入到所述自适应均衡装置，由所述自适应均衡装置输出更新后的自适应均衡系数。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种时钟恢复装置、系统，由于该时钟恢复装置、系统解决问题的原理与方法相似，因此设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
如图9所示，本发明实施例提供的时钟恢复装置，可包括：依次连接的均衡预滤波单元200、定时误差提取单元201、相位调整单元202；其中，
所述均衡预滤波单元200，用于根据当前输入的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，得到的均衡预滤波信号输入到所述定时误差提取单元。
所述定时误差提取单元201，用于根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差，得到的相位误差输入到所述相位调整单元；
所述相位调整单元202，用于根据所述相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数，并反馈到所述均衡预滤波单元。
其中，所述时/频域信号包括按照第一光偏振的时/频域第一子信号和按照第二光偏振的时/频域第二子信号，所述时域信号通过时频转换变为所述频域信号；所述均衡预滤波单元200可以采用单偏振系统的有限长单位冲激响应FIR滤波器或偏振复用系统的FIR滤波器实现。
以上功能模块的划分方式仅为本发明实施例给出的一种优选实现方式，功能模块的划分方式不构成对本发明的限制。
具体实施中，所述装置还包括：
定时误差滤波单元203，连接在所述定时误差提取单元和所述相位调整单元之间，用于对所述相位误差进行滤波，滤波后的相位误差输入到所述相位调整单元；
所述相位调整单元202，还用于根据所述滤波后的相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数；
其中，所述定时误差滤波单元203可以采用环路滤波器、数字振荡器、减法器实现。
其在实际应用中，当所述均衡预滤波单元200、定时误差提取单元201、相位调整单元202、定时误差滤波单元203均可由位于时钟恢复装置中的中央处理器（CPU）、微处理器（MPU）、数字信号处理器（DSP）、或现场可编程门阵列（FPGA）实现。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种时钟恢复方法，其特征在于，所述方法包括：
根据当前输入的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，得到均衡预滤波信号，其中，所述当前输入的自适应均衡系数是由自适应均衡装置对输入的相位调整后的时/频域信号进行自适应均衡处理后输出并反馈的，初始输入的自适应均衡系数是由系统预先设置的；
根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差；
根据所述相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时/频域信号包括按照第一光偏振的时/频域第一子信号和按照第二光偏振的时/频域第二子信号，所述时域信号通过时频转换变为所述频域信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前输入的自适应均衡系数对输入的频域信号进行时钟均衡预滤波，具体采用如下方式：
其中，Hxx(k),Hxy(k),Hyx(k),Hyy(k)为频域自适应均衡系数，K为鉴相的频点索引，X(k)为频域第一偏振子信号，Y(k)频域第二偏振子信号，Xpd(k)，Ypd(k)为时钟均衡预滤波后得到的均衡预滤波信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述均衡预滤波信号，获取输入频域信号的相位误差，具体采用如下方式：
其中，Xpd(k)，Ypd(k)为时钟均衡预滤波后得到的均衡预滤波信号；X* pd(k)，Ypd*(k)为均衡预滤波信号的复共轭信号；按照以下公式计算C的相位值，得到输入与输出频域信号的相位误差μ：
其中，所述相位误差μ的取值范围为[0,1)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位误差对所述输入频域信号进行相位调整，包括：
按照如下公式获得相位调整角度η(k)：
其中，μ为所述相位误差，根据相位调整角度η(k)按照如下公式对X(k)，Y(k)进行相位调整：
其中，X(k)为频域第一偏振子信号，Y(k)为频域第二偏振子信号，Xcr(k)，Ycr(k)为相位调整后得到的频域信号。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述相位误差对所述输入时域信号进行相位调整，包括：
采用三次拉格朗日插值算法对所述输入时域信号进行相位调整，具体采用如下方式：
其中系数为：
其中，z[k]为将样点f[k]通过小数指针u插值到k+u的位置获得的样点值，若每128个样点使用同一个插值小数指针u，则小数指针u＝mod(2×μ,1)，μ为所述相位误差。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差之后，还包括：
对所述相位误差进行滤波，得到滤波后的相位误差；
根据所述滤波后的相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数。
8.一种时钟恢复装置，其特征在于，所述装置包括：依次连接的均衡预滤波单元、定时误差提取单元、相位调整单元；其中，
所述均衡预滤波单元，用于根据当前输入的自适应均衡系数对输入的时/频域信号进行时钟均衡预滤波，得到的均衡预滤波信号输入到所述定时误差提取单元，其中，所述当前输入的自适应均衡系数是由自适应均衡装置对输入的相位调整后的时/频域信号进行自适应均衡处理后输出并反馈的，初始输入的自适应均衡系数是由系统预先设置的；
所述定时误差提取单元，用于根据所述均衡预滤波信号，获取输入时/频域信号的相位误差，得到的相位误差输入到所述相位调整单元；
所述相位调整单元，用于根据所述相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数，并反馈到所述均衡预滤波单元。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述时/频域信号包括按照第一光偏振的时/频域第一子信号和按照第二光偏振的时/频域第二子信号，所述时域信号通过时频转换变为所述频域信号。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
定时误差滤波单元，连接在所述定时误差提取单元和所述相位调整单元之间，用于对所述相位误差进行滤波，滤波后的相位误差输入到所述相位调整单元；
所述相位调整单元，还用于根据所述滤波后的相位误差对所述输入时/频域信号进行相位调整，将相位调整后的时/频域信号经自适应均衡处理输出新的自适应均衡系数。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述定时误差滤波单元采用环路滤波器、数字振荡器、减法器实现。
12.根据权利要求8至11任一项所述的装置，其特征在于，所述均衡滤预波单元采用单偏振系统的有限长单位冲激响应FIR滤波器或偏振复用系统的FIR滤波器实现。
13.一种时钟恢复系统，其特征在于，所述系统包括：自适应均衡装置、如权利要求8至12任一项所述的时钟恢复装置；其中，
所述时钟恢复装置将相位调整后的时/频域信号输入到所述自适应均衡装置；
所述自适应均衡装置根据相位调整后的时/频域信号输出新的自适应均衡系数，并反馈到所述时钟恢复装置的输入端。
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Application publication date: 20150715

Assignee: Xi'an Chris Semiconductor Technology Co. Ltd.

Assignor: SHENZHEN ZTE MICROELECTRONICS TECHNOLOGY CO., LTD.

Contract record no.: 2019440020036

Denomination of invention: Clock recovery method, clock recovery device and clock recovery system

Granted publication date: 20190430

License type: Common License

Record date: 20190619