CN111342905B - 一种信号处理方法、装置和计算机存储介质 - Google Patents

一种信号处理方法、装置和计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种信号处理方法、装置、用户设备和计算机存储介质，该方法包括：获取时钟恢复输入数据；针对所述时钟恢复输入数据，进行频域时钟恢复，得到时钟恢复输出数据；根据所述时钟恢复输出数据，进行频域盲均衡处理，得到频域均衡数据。

Description

一种信号处理方法、装置和计算机存储介质
技术领域
本发明实施例涉及但不限于相干光通信系统的信号处理技术，尤其涉及一种信号处理方法、装置和计算机存储介质，可以在相干光通信系统中，实现频域的时钟恢复和盲均衡处理。
背景技术
在相干光通信系统中，时钟恢复和盲均衡都是信号处理的必不可少的环节，在相关技术中，通常在时域中实现盲均衡，在时域中实现盲均衡时，所进行的运算量较大，增加了运算带来的功耗；例如，时域中的盲均衡处理过程包括均衡器滤波和均衡器系数更新两个过程，这两个过程在时域中实现时，所需进行的复乘个数较多，导致增加了运算功耗，为盲均衡技术的应用带来一定的局限性。另外，在相干光通信系统中，时钟恢复和盲均衡是两个紧密耦合的环节，当它们独自设计时，可能会存在重复的操作。为此，考虑到实际的应用，需要对这两个环节联合设计一个整体的架构，减少重复操作，从而降低芯片功耗。
发明内容
本发明实施例提供了一种信号处理方法、装置和计算机存储介质，对时钟恢复和盲均衡进行一个整体的架构设计，能够在频域中实现时钟恢复和盲均衡处理，与在时域中各自实现时钟恢复和盲均衡处理的方案相比，降低了运算量和运算功耗。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种信号处理方法，所述方法包括：
获取时钟恢复输入数据；
针对所述时钟恢复输入数据，进行频域时钟恢复，得到时钟恢复输出数据；
根据所述时钟恢复输出数据，进行频域盲均衡处理，得到频域均衡数据。
本发明实施例还提供了一种信号处理装置，所述装置包括：获取单元、第一处理单元和第二处理单元；其中，
获取单元，用于获取时钟恢复输入数据；
第一处理单元，用于针对所述时钟恢复输入数据，进行频域时钟恢复，得到时钟恢复输出数据；
第二处理单元，用于根据所述时钟恢复输出数据，进行频域盲均衡处理，得到频域均衡数据。
本发明实施例还提供了一种信号处理装置，所述装置包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，
所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行上述任意一种信号处理方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种信号处理方法的步骤。
本发明实施例提供的一种信号处理方法、装置、用户设备和计算机存储介质中，获取时钟恢复输入数据；针对所述时钟恢复输入数据，进行频域时钟恢复，得到时钟恢复输出数据；根据所述时钟恢复输出数据，进行频域盲均衡处理，得到频域均衡数据；如此，通过在频域实现时钟恢复和盲均衡处理，减少了在时域实现的计算复杂度，降低了运算功耗；进一步地，通过对时钟恢复和盲均衡处理进行综合的架构设计，减少了时钟恢复和盲均衡处理各自设计存在的重复操作部分。
附图说明
图1为相关技术中盲均衡算法的流程框图；
图2为本发明实施例的信号处理方法的流程图；
图3为本发明实施例中信号处理方法的一个流程框图；
图4为本发明实施例的频域时钟恢复的一个流程框图；
图5为本发明实施例的CMA滤波的一个流程框图；
图6为本发明实施例的系数更新的一个流程框图；
图7为本发明实施例的频域时钟恢复的另一个流程框图；
图8为本发明实施例的CMA滤波的另一个流程框图；
图9为本发明实施例的频域时钟恢复的又一个流程框图；
图10为本发明实施例的CMA滤波的又一个流程框图；
图11为本发明实施例的一种信号处理装置的组成结构示意图；
图12为本发明实施例的另一种信号处理装置的硬件结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在相干光通信系统中，两个相互垂直的偏振模在光纤传输时由于光纤椭圆度、压力等原因造成传输速度不相同，会呈现双折射效应，从而引起偏振模色散(PolarizationMode Dispersion，PMD)，导致接收端误码率增大，降低通信系统性能。
为了补偿偏振模色散、以及匹配时变或未知信道的特征，通常采用自适应的均衡方法，及时更新均衡器系数，来提高信号的跟踪能力、增强补偿效果。盲均衡算法作为自适应均衡方法的其中一种，因不需要额外训练序列、提高信道利用率的优点而被广泛运用；图1为相关技术中盲均衡算法的流程框图，如图1所示，相关技术中，可以基于自适应算法实现盲均衡滤波。
常见的盲均衡算法为恒模算法(Constant Modulus Algorithm,CMA)，在CMA提出后，大量学者对该算法进行改进或运用。相关技术中，CMA主要包括以下两个过程：均衡器滤波和均衡器系数更新，这两个过程都在时域进行，所需进行的复乘个数多，实际应用中，通过芯片实现CMA时，会增大芯片的运算功耗，因而，有一定的局限性。
此外在相干光通信系统中，时钟恢复也是一个必不可少的环节。由于发送端时钟和本地时钟不一致，会产生一定的相位误差；相位误差的存在无法保证每次离散信号采样都在最佳采样位置上，当相位误差过大时会影响盲均衡的滤波效果、降低系统性能；时钟恢复和盲均衡是两个紧密相连的模块；具体地，进行盲均衡处理时需要基于时钟恢复的过程获取输入数据，并通过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation，FFT)，进行频域滤波和频域系数更新；进行时钟恢复时，需要使用盲均衡频域滤波后的数据进行误差提取；当实现时钟恢复和盲均衡的两模块独自设计时，两个模块可能会存在重复的处理过程；为此，考虑到实际的应用，需要对这两个模块联合设计一个整体的架构，以减少两模块独自设计时存在的重复处理过程，从而降低进行运算的芯片的功耗。
基于上述记载的内容，提出以下各实施例
第一实施例
本发明第一实施例提出了一种信号处理方法，可以应用于相干光通信系统中。
图2为本发明实施例的信号处理方法的流程图，如图2所示，该流程可以包括：
步骤201：获取时钟恢复输入数据。
步骤202：针对所述时钟恢复输入数据，进行频域时钟恢复，得到时钟恢复输出数据。
这里，进行频域时钟恢复的目的在于将数据恢复到最佳采样位置上；实际应用中，在经典的相干光通信系统中，时钟恢复输入数据通常来自色散补偿。
对于本步骤的实现方式，示例性地，可以获取待鉴相的数据；通过对待鉴相的数据进行鉴相，提取出相位误差值；利用该相位误差值对时钟恢复输入数据进行内插处理，得到时钟恢复输出数据。
对于获取待鉴相的数据的实现方式，在一个示例中，可以将时钟恢复输入数据进行FFT变换，得到频域的时钟恢复输入数据，将频域的时钟恢复输入数据与进行频域盲均衡处理时使用的频域系数相乘，得到待鉴相的数据。
对于获取待鉴相的数据的实现方式，在另一个示例中，可以将上一次得到的频域均衡数据作为所述待鉴相的数据。
作为一种实现方式，在获取待鉴相的数据后，可以利用Godard鉴相器对待鉴相的数据进行鉴相，以提取出相位误差值。
对于内插处理的实现方式，可以在时域或频域实现。
在时域实现的内插处理过程为：根据相位误差值对时钟恢复输入数据进行有限长单位冲激响应(Finite Impulse Response，FIR)滤波(可以利用FIR滤波器实现)，得到时钟恢复输出数据。
在频域实现的内插处理过程为：将时钟恢复输入数据进行FFT变换，得到频域的时钟恢复输入数据；在频域，通过频域的时钟恢复输入数据进行相位调整，得到时钟恢复输出数据。
步骤203：根据时钟恢复输出数据，进行频域盲均衡处理，得到频域均衡数据。
对于本步骤的实现方式，在一个示例中，可以根据时钟恢复输出数据得到频域盲均衡输入数据；获取频域系数；将频域盲均衡输入数据与频域系数相乘，得到频域均衡数据。
本发明实施例中，当时钟恢复数据为在时域得出的数据时，可以通过将时钟恢复输出数据进行FFT变换，得到频域盲均衡输入数据。
当时钟恢复数据为在频域得出的数据时，可以根据频域的时钟恢复输出数据，得到所述频域盲均衡输入数据。
实际应用中，并不对进行频域盲均衡处理使用的盲均衡算法进行限定，例如，可以采用CMA进行频域盲均衡处理，在采用CMA进行频域盲均衡处理时，频域盲均衡输入数据记为频域CMA输入数据。
这里，频域系数表示进行频域盲均衡处理所需使用的系数；对于获取频域系数的实现方式，示例性地，可以获取时域系数，将时域系数进行FFT变换，得到频域系数；时域系数可以根据时域系数的初始值和时域系数的更新流程获得，时域系数的初始值可以是设定值。
进一步地，在得到频域均衡数据后，还可以将频域均衡数据进行逆向快速傅里叶变换(IFFT)，得到时域均衡数据。
本发明实施例中，还可以对时域系数进行更新，在对时域系数进行更新时，需要获取时域均衡数据；实际应用中，在经典的相干光通信系统中，时域均衡数据除了用于实现系数更新外，还可以作为载波同步的依据。
作为一种实现方式，对时域系数进行更新的过程可以包括：根据频域盲均衡输入数据和时域均衡数据，对时域系数进行更新，得到更新后的时域系数。
具体实现时，可以对时域均衡数据进行误差计算，得到时域误差数据；将时域误差数据进行FFT变换，得到频域误差数据；将频域误差数据与频域盲均衡输入数据进行共轭相乘，得到互谱数据；根据互谱数据对时域系数进行更新，得到更新后的时域系数。
对于根据所述互谱数据对所述时域系数进行更新的实现方式，示例性地，可以将互谱数据进行IFFT变换，得到系数调整量；使用系数调整量对时域系数进行更新，得到更新后的时域系数。实际应用中，在得到系数调整量后，可以按照频域系数更新算法，对时域系数进行更新。
需要说明的是，可以每拍对时域系数进行一次更新，也可以每个隔几拍更新一次时域系数；这里，一拍指的是进行一次频域时钟恢复和频域盲均衡处理的时间，即，每一拍，就实现一次频域时钟恢复和频域盲均衡处理。
实际应用中，在每次更新时域系数后，频域盲均衡处理所需要获取的时域系数为更新后的时域系数。
实际应用中，上述步骤201至步骤203可以由处理器实现，上述处理器可以为特定用途集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、数字信号处理装置(Digital Signal ProcessingDevice，DSPD)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种。
可以看出，与相关技术相比，采用本发明实施例的信号处理方法，可以在频域实现时钟恢复和盲均衡处理，减少了在时域实现的计算复杂度，当在处理器如DSP中实现频域的时钟恢复和盲均衡处理时，与在时域实现的频域的时钟恢复和盲均衡处理过程相比，可以节省处理器使用的乘法器个数，从而降低运算功耗；进一步地，通过对时钟恢复和盲均衡处理进行综合的架构设计，减少了时钟恢复和盲均衡处理各自设计存在的重复操作部分。
基于上述记载的内容，下面通过图3对本发明实施例的实现流程进行直观地说明；图3为本发明实施例中信号处理方法的一个流程框图，如图3所示，可以首先进行频域时钟恢复，得到时钟恢复输出数据；这里，频域时钟恢复的具体实现方式已经在上述记载的内容中作出说明，这里不再赘述。
在得到时钟恢复输出数据后，可以利用时钟恢复输出数据进行频域CMA均衡，频域CMA均衡的过程可以包括CMA滤波和系数更新，这里，系数更新的过程为上述记载的时域系数更新的过程，这里不再赘述。通过CMA滤波可以得到时域均衡数据，该时域均衡数据可以作为系数更新的依据，通过系数更新得到的更新后的时域系数可以用作CMA滤波的依据。
CMA滤波的过程可以包括：获取频域CMA输入数据，对更新后的时域系数进行FFT变换，得到频域系数；将频域CMA输入数据与频域系数相乘，得到频域均衡数据；对频域均衡数据进行IFFT变换，将频域均衡数据变换到时域，得到时域均衡数据。
第二实施例
为了能够更加体现本发明的目的，在本发明第一实施例的基础上，进行进一步的举例说明。
本发明第二实施例的信号处理过程包括频域时钟恢复和频域CMA均衡两个过程，其中，频域CMA均衡的过程包括CMA滤波和系数更新，其中，频域时钟恢复过程由频域时钟恢复模块实现，频域CMA均衡过程由频域CMA均衡模块实现，CMA滤波过程由CMA滤波子模块实现，系数更新过程由系数更新子模块实现。
本发明第二实施例中，进行频域时钟恢复时所需获取的输入数据(时钟恢复输入数据)为1.5倍采样率的时域数据。
图4为本发明实施例的频域时钟恢复的一个流程框图，如图4所示，频域时钟恢复的流程可以包括：
步骤41：频域鉴相；
本步骤的具体实现方式为：利用Godard鉴相器通过公式(1)对CMA滤波子模块中输出的多段频域均衡数据进行鉴相，并根据公式(2)提取相位误差值。
Figure BDA0001910202110000071
Figure BDA0001910202110000072
其中，Xeq,m(k)、Yeq,m(k)分别是X偏振态、Y偏振态下的第m段、第k+1个多段频域均衡数据，M表示段数，C表示提取的时钟信号，u为相位误差值，N为4的整数倍，上标*表示共轭。
步骤42：依次进行数据分段、数据FFT和数据内插。
本步骤的一种实现方式可以为：通过公式(3)对多段频域输入数据进行内插处理，得到多段频域插值数据(即上述时钟恢复输出数据)；这里，多段频域输入数据通过如下方式得到：将1.5倍采样率的时钟恢复输入数据进行分段，得到每段长度为0.75N的多段时域输入数据；每相邻两段数据有重叠，且重叠点数不少于频域CMA均衡系数的抽头个数减一；将多段时域输入数据进行0.75N点FFT变换，得到多段频域输入数据。
Figure BDA0001910202110000081
其中，
Figure BDA0001910202110000082
分别为X偏振态、Y偏振态下的第m段、第k+1个多段频域输入数据，Xcr,m(k)、Ycr,m(k)分别为内插处理后的X偏振态、Y偏振态下的第m段、第k+1个多段频域插值数据。
图5为本发明实施例的CMA滤波的一个流程框图，如图5所示，CMA滤波的流程可以包括：
步骤51：获取频域CMA的输入数据。
具体地，在多段频域插值数据的中间位置插入N/4个0、每个数据乘以4/3，实现1.5倍采样率转2倍采样率的功能，得到多段频域CMA输入数据，这里的多段频域CMA输入数据为上述频域CMA的输入数据。
步骤52：系数FFT。
具体地，将系数更新子模块输出的更新后的时域系数进行N点FFT变换，得到频域系数。
步骤53：均衡滤波。
通过公式(4)，将多段频域CMA的输入数据和频域系数各自相乘，得到多段频域均衡数据，实现均衡滤波功能。
Figure BDA0001910202110000091
其中，Xm(k)、Ym(k)分别是X偏振态、Y偏振态下的第m段、第k+1个多段频域CMA的输入数据；Hxx(k)、Hxy(k)、Hyx(k)和Hyy(k)是4组频域系数的第k+1个抽头值。
将前后半段的多段频域均衡数据相加进行混叠处理，实现2倍采样率转1倍的功能，得到混叠后的多段频域均衡数据。
步骤54：数据IFFT。
具体地，将混叠后的多段频域均衡数据进行N/2点IFFT变换，得到多段时域均衡数据,再剔除多段时域均衡数据中的重叠数据并进行组合，输出给系数更新子模块及相干光通信系统的后续模块(例如实现载波同步的模块)。
本发明实施例中，系数更新子模块将CMA滤波子模块的输入和输出作为自身的输入，系数更新子模块输出更新后的均衡系数。
图6为本发明实施例的系数更新的一个流程框图，如图6所示，系数更新的流程可以包括：
步骤61：误差计算。
具体地，对多段时域均衡数据的重叠数据值置0，再乘以一常数与该数据模平方的差，得到多段误差数据，为减少计算量，用于系数更新的段数可约为M的一半。
步骤62：误差FFT。
具体地，对多段误差数据进行N/2点FFT变换，再对FFT变换的结果进行复制并拼接，实现1倍采样率转2倍的功能，得到多段频域误差数据。
步骤63：互谱计算。
具体地，利用公式(5)，将多段频域CMA的输入数据与多段频域误差数据共轭相乘，得到多段互谱数据。
Figure BDA0001910202110000101
其中，Errx,l(k)、Erry,l(k)分别为X偏振态、Y偏振态下的第m段、第k+1个多段频域误差数据，Γxx,l(k)、Γxy,l(k)、Γyx,l(k)和Γyy,l(k)为多段互谱数据。
对多段互谱数据依次进行多段累加，得到总互谱数据。
步骤64：互谱IFFT。
具体地，设时域系数的抽头个数为T，对总互谱数据进行N点IFFT变换，并取前T个数据，得到系数调整量。
步骤65：系数更新。
具体地，选择一迭代因子，分别与系数调整量相乘，再与当前时域系数对应相加，得到更新后的时域系数。
需要说明的是，1.5倍采样率的数据仅仅是时钟恢复输入数据的一种示例性的实现方式，本发明实施例并不对时钟恢复输入数据的具体采样率进行限定，只要时钟恢复输入数据满足数据采样率大于1倍的条件即可；在频域CMA均衡过程中，数据的采样率为2倍。
第三实施例
为了能够更加体现本发明的目的，在本发明第一实施例的基础上，进行进一步的举例说明。
本发明第三实施例的信号处理过程包括频域时钟恢复和频域CMA均衡两个过程，其中，频域CMA均衡的过程包括CMA滤波和系数更新，其中，频域时钟恢复过程由频域时钟恢复模块实现，频域CMA均衡过程由频域CMA均衡模块实现，CMA滤波过程由CMA滤波子模块实现，系数更新过程由系数更新子模块实现。
本发明第三实施例中，进行频域时钟恢复时所需获取的输入数据(时钟恢复输入数据)为2倍采样率的时域数据。
图7为本发明实施例的频域时钟恢复的另一个流程框图，如图7所示，频域时钟恢复的流程可以包括：
步骤71：频域鉴相。
具体地，使用公式(1)，对CMA滤波子模块中输出的多段频域均衡数据进行鉴相，并根据公式(2)提取相位误差值。
步骤72：数据内插以及数据增删处理。
具体地，根据相位误差值u计算小数插值指针u1，且该值为2·u的小数部分。
根据公式(6)，由小数插值指针计算6抽头的插值滤波器系数。
Figure BDA0001910202110000111
将若干拍前的时钟恢复输入数据与其之后一拍时钟恢复输入数据的前8个数据进行拼接，得到拼接数据；对拼接数据与插值滤波器h卷积在时域实现数据内插，得到插值数据(即上述时钟恢复输出数据)。
当前拍得到的插值数据与上一拍得到的插值数据末尾部分进行合并，并根据相位误差值对合并数据进行增删处理，记上一拍的相位误差值为upre，则有以下三种情况：
1)当u＞0.5,upre＜0.5,u-upre＞0.5时，直接输出合并数据给频域CMA均衡模块。
2)当u＜0.5,upre＞0.5,u-upre＞0.5时，删除合并数据的开头2个数据并输出给频域CMA均衡模块。
3)在不满足以上情况1)和情况2)时(除去情况1)和情况2)外的其余情况)，则删除合并数据的开头1个数据并给频域CMA均衡模块。
图8为本发明实施例的CMA滤波的另一个流程框图，如图8所示，CMA滤波的流程可以包括：
步骤81：数据分段及数据FFT。
具体地，对频域CMA均衡模块的输入数据进行分段，共M段，每段数据长度为2N，每相邻两段数据有重叠，且重叠点数不少于频域CMA均衡系数的抽头个数减一；再将其分段结果按奇偶索引分成多段时域奇序列输入数据和多段时域偶序列输入数据，并进行N点FFT变换，得到多段频域奇序列输入数据和多段频域偶序列输入数据。
步骤82：系数FFT。
具体地，将系数更新子模块输出的时域系数按奇偶索引分成时域奇序列系数和时域偶序列系数，并进行N点FFT变换，得到频域奇序列系数和频域偶序列系数。
步骤83：均衡滤波。
具体地，通过公式(7)，将多段频域奇序列输入数据、多段频域偶序列输入数据与频域奇序列系数、频域偶序列系数分别相乘，得到多段频域均衡数据，实现均衡滤波功能。
Figure BDA0001910202110000121
其中，k＝0,1,..,N-1，Hxx,e(k)、Hxy,e(k)、Hyx,e(k)和Hyy,e(k)分别为第k+1个频域奇序列系数，Hxx,o(k)、Hxy,o(k)、Hyx,o(k)和Hyy,o(k)分别为第k+1个频域偶序列系数；Xm,e(k)、Ym,e(k)分别为X偏振态、Y偏振态下的第m段第k+1个多段频域奇序列输入数据，Xm,o(k)、Ym,o(k)分别为X偏振态、Y偏振态下的第m段第k+1个多段频域偶序列输入数据。
步骤84：数据IFFT。
将多段频域均衡数据进行N点IFFT变换，得到多段时域均衡数据；剔除多段时域均衡数据中的重叠数据并按索引的自然顺序进行组合，输出给系数更新子模块及相干光通信系统的后续模块(例如实现载波同步的模块)。
本发明实施例中，系数更新子模块将CMA滤波子模块的输入和输出作为自身的输入，系数更新子模块输出更新后的均衡系数。
本发明第三实施例中，参照图6，系数更新的流程可以包括：
步骤A1：误差计算。
本步骤的实现方式与步骤61的实现方式相同，这里不再赘述。
步骤A2：误差FFT。
具体地，对多段误差数据进行N点FFT变换，得到多段频域误差数据。
步骤A3：互谱计算。
具体地，利用公式(8)，将多段频域奇序列输入数据、多段频域偶序列输入数据与多段频域误差数据共轭相乘，得到多段互谱数据。
Figure BDA0001910202110000131
其中，Xe,l(k)、Ye,l(k)分别为X偏振态、Y偏振态下的第k+1个多段频域奇序列输入数据，Xo,l(k)、Yo,l(k)分别为X偏振态、Y偏振态下的第k+1个多段频域奇序列输入数据，Γxx,e,l(k)、Γxx,o,l(k)、Γxy,e,l(k)、Γxy,o,l(k)、Γyx,e,l(k)、Γyx,o,l(k)、Γyy,e,l(k)和Γyy,o,l(k)为第l段第k+1个多段互谱数据，l为系数更新中的使用段数。
对多段互谱数据依次进行多段累加，得到总互谱数据。
步骤A4：互谱IFFT。
本步骤的实现方式与步骤64的实现方式相同，这里不再赘述。
步骤A5：系数更新。
具体地，选择一迭代因子，分别与系数调整量相乘；再将结果与各自对应的当前时域奇序列系数、时域偶序列系数相加，得到更新后的时域奇序列系数和时域偶序列系数；按索引的自然序列对更新后的时域奇序列系数和时域偶序列系数进行排序组合，得到更新后的时域系数。
第四实施例
为了能够更加体现本发明的目的，在本发明第一实施例的基础上，进行进一步的举例说明。
本发明第四实施例的信号处理过程包括频域时钟恢复和频域CMA均衡两个过程，其中，频域CMA均衡的过程包括CMA滤波和系数更新，其中，频域时钟恢复过程由频域时钟恢复模块实现，频域CMA均衡过程由频域CMA均衡模块实现，CMA滤波过程由CMA滤波子模块实现，系数更新过程由系数更新子模块实现。
图9为本发明实施例的频域时钟恢复的又一个流程框图，如图9所示，频域时钟恢复的流程可以包括：
步骤91：数据分段、数据FFT、预滤波和频域鉴相。
具体地，使用Godard鉴相器通过公式(1)对待鉴相数据进行鉴相，并根据公式(2)得到相位误差值；其中待鉴相数据的获取方式为：通过先将时钟恢复输入数据进行分段，每段长度为N，并对分段数据进行FFT变换得到多段频域输入数据，然后对该多段频域输入数据乘以频域CMA均衡模块得到的频域系数实现预滤波操作，进而得到待鉴相数据。
步骤92：数据内插。
具体地，通过公式(9)对多段频域输入数据进行内插处理，得到多段频域插值数据(即上述时钟恢复输出数据)，并将多段频域插值数据输出给频域CMA均衡模块。
Figure BDA0001910202110000141
图10为本发明实施例的CMA滤波的又一个流程框图，如图10所示，CMA滤波的流程可以包括：
步骤1001：系数FFT。
具体地，获取频域CMA的输入数据，即，获取多段频域插值数据。将系数更新子模块输出的更新后的时域系数进行N点FFT变换，得到频域系数。
步骤1002：均衡滤波。
具体地，通过公式(4)，将多段频域CMA的输入数据和频域系数各自相乘，得到多段频域均衡数据，实现均衡滤波功能。
步骤1003：数据IFFT。
具体地，将多段频域均衡数据进行N点IFFT变换，得到多段时域均衡数据；剔除多段时域均衡数据中的重叠数据并组合，输出给系数更新子模块及相干光通信系统的后续模块(例如实现载波同步的模块)。
本发明实施例中，系数更新子模块将CMA滤波子模块的输入和输出作为自身的输入，系数更新子模块输出更新后的均衡系数。
本发明第四实施例中，参照图6，系数更新的流程可以包括：
步骤B1：误差计算。
本步骤的实现方式与步骤61的实现方式相同，这里不再赘述。
步骤B2：误差FFT。
具体地，对多段误差数据进行N点FFT变换，得到多段频域误差数据。
步骤B3：互谱计算。
具体地，利用公式(5)，将多段频域CMA的输入数据与多段频域误差数据共轭相乘，得到多段互谱数据。对多段互谱数据依次进行多段累加，得到总互谱数据。
步骤B4：互谱IFFT。
具体地，设时域系数的抽头个数为T，对总互谱数据进行N点IFFT变换，并取前T个数据，得到系数调整量。
步骤B5：系数更新。
具体地，选择一迭代因子，分别与系数调整量相乘，再与当前时域系数对应相加，得到更新后的时域系数。
可以看出，本发明实施例的频域CMA均衡方法，不同于相关技术中的CMA算法，在本发明实施例中，CMA滤波过程和系数更新过程可以利用FFT变换将数据变换到频域，进而在频域直接相乘的方式实现。在频域实现CMA均衡减少了在时域实现时的计算复杂度。
表1为各种模式下CMA时频域均衡方法的复乘个数对比表，参照表1，频域CMA方法所需的复乘个数确实比时域CMA方案更少，约节省50％的运算资源，因此，应用本发明实施例的芯片可以节省运算功耗。
Figure BDA0001910202110000161
表1
第五实施例
在本发明前述实施例提出的信号处理方法的基础上，本发明第五实施例提出了一种信号处理装置，可以应用于相干光通信系统中。
图11为本发明实施例的一种信号处理装置的组成结构示意图，如图11所示，所述装置包括获取单元1101、第一处理单元1102和第二处理单元1103，其中，
获取单元1101，用于获取时钟恢复输入数据；
第一处理单元1102，用于针对所述时钟恢复输入数据，进行频域时钟恢复，得到时钟恢复输出数据；
第二处理单元1103，用于根据所述时钟恢复输出数据，进行频域盲均衡处理，得到频域均衡数据。
在一实施方式中，所述第一处理单元1102，具体用于获取待鉴相的数据；通过对所述待鉴相的数据进行鉴相，提取出相位误差值；利用所述相位误差值对时钟恢复输入数据进行内插处理，得到时钟恢复输出数据。
在一实施方式中，所述第一处理单元1102，具体用于将所述时钟恢复输入数据变换至频域，得到频域的时钟恢复输入数据，将所述频域的时钟恢复输入数据与进行频域盲均衡处理时使用的频域系数相乘，得到所述待鉴相的数据；
或者，将上一次得到的频域均衡数据作为所述待鉴相的数据。
在一实施方式中，所述第一处理单元1102，具体用于在时域，根据所述相位误差值对所述时钟恢复输入数据进行有限长单位冲激响应FIR滤波，得到时钟恢复输出数据；
或者，将所述时钟恢复输入数据变换至频域，得到频域的时钟恢复输入数据；在频域，通过所述频域的时钟恢复输入数据进行相位调整，得到时钟恢复输出数据。
在一实施方式中，所述第二处理单元1103，具体用于根据所述时钟恢复输出数据得到频域盲均衡输入数据；获取频域系数；将所述频域盲均衡输入数据与所述频域系数相乘，得到所述频域均衡数据。
在一实施方式中，所述第二处理单元1103，具体用于：
在所述时钟恢复数据为在时域得出的数据时，通过将所述时钟恢复输出数据变换至频域，得到所述频域盲均衡输入数据；
在所述时钟恢复数据为在频域得出的数据时，所述频域的时钟恢复输出数据即所述频域盲均衡输入数据。
在一实施方式中，所述第二处理单元1103，具体用于获取时域系数，将所述时域系数变换至频域，得到所述频域系数。
在一实施方式中，所述第二处理单元1103，还用于在得到频域均衡数据后，将所述频域均衡数据变换至时域，得到时域均衡数据。
在一实施方式中，所述第二处理单元1103，还用于根据所述频域盲均衡输入数据和时域均衡数据，对时域系数进行更新，得到更新后的时域系数。
在一实施方式中，所述第二处理单元1103，具体用于对时域均衡数据进行误差计算，得到时域误差数据；将所述时域误差数据变换至频域，得到频域误差数据；将所述频域误差数据与所述频域盲均衡输入数据进行共轭相乘，得到互谱数据；根据所述互谱数据对所述时域系数进行更新，得到更新后的时域系数。
在一实施方式中，所述第二处理单元1103，具体用于将所述互谱数据变换至时域，得到系数调整量；使用所述系数调整量对时域系数进行更新，得到更新后的时域系数。
实际应用中，上述获取单元1101、第一处理单元1102和第二处理单元1103均可由位于相干光通信系统中的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微处理器(MicroProcessor Unit，MPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等实现。
另外，在本实施例中的各功能模块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模块的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本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，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本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、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
具体来讲，本实施例中的一种信号处理方法对应的计算机程序指令可以被存储在光盘，硬盘，U盘等存储介质上，当存储介质中的与一种信号处理方法对应的计算机程序指令被一电子设备读取或被执行时，实现前述实施例的任意一种信号处理方法的步骤。
基于前述实施例相同的技术构思，参见图12，其示出了本发明实施例提供的另一种信号处理装置120，该装置可以包括：存储器121和处理器122；其中，
所述存储器121，用于存储计算机程序和数据；
所述处理器122，用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以实现前述实施例的任意一种信号处理方法的步骤。
在实际应用中，上述存储器121可以是易失性存储器(volatile memory)，例如RAM；或者非易失性存储器(non-volatile memory)，例如ROM，快闪存储器(flash memory)，硬盘(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)；或者上述种类的存储器的组合，并向处理器122提供指令和数据。
上述处理器122可以为ASIC、DSP、DSPD、PLD、FPGA、CPU、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现上述处理器功能的电子器件还可以为其它，本发明实施例不作具体限定。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
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。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：
获取时钟恢复输入数据；
针对所述时钟恢复输入数据，进行频域时钟恢复，得到时钟恢复输出数据；
根据所述时钟恢复输出数据，进行频域盲均衡处理，得到频域均衡数据；
其中，所述根据所述时钟恢复输出数据，进行频域盲均衡处理，得到频域均衡数据，包括：
根据所述时钟恢复输出数据得到频域盲均衡输入数据；获取频域系数；将所述频域盲均衡输入数据与所述频域系数相乘，得到所述频域均衡数据；
其中，所述获取频域系数，包括：
获取时域系数，将所述时域系数变换至频域，得到所述频域系数；
所述方法还包括：
在得到频域均衡数据后，将所述频域均衡数据变换至时域，得到时域均衡数据；
根据所述频域盲均衡输入数据和时域均衡数据，对时域系数进行更新，得到更新后的时域系数；
其中，所述根据所述频域盲均衡输入数据和时域均衡数据，对时域系数进行更新，得到更新后的时域系数，包括：
对时域均衡数据进行误差计算，得到时域误差数据；将所述时域误差数据变换至频域，得到频域误差数据；将所述频域误差数据与所述频域盲均衡输入数据进行共轭相乘，得到互谱数据；根据所述互谱数据对所述时域系数进行更新，得到更新后的时域系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对时钟恢复输入数据，进行频域时钟恢复，得到时钟恢复输出数据，包括：
获取待鉴相的数据；通过对所述待鉴相的数据进行鉴相，提取出相位误差值；利用所述相位误差值对时钟恢复输入数据进行内插处理，得到时钟恢复输出数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取待鉴相的数据，包括：
将所述时钟恢复输入数据变换至频域，得到频域的时钟恢复输入数据，将所述频域的时钟恢复输入数据与进行频域盲均衡处理时使用的频域系数相乘，得到所述待鉴相的数据；
或者，将上一次得到的频域均衡数据作为所述待鉴相的数据。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述相位误差值对时钟恢复输入数据进行内插处理，得到时钟恢复输出数据，包括：
在时域，根据所述相位误差值对所述时钟恢复输入数据进行有限长单位冲激响应FIR滤波，得到时钟恢复输出数据；
或者，将所述时钟恢复输入数据变换至频域，得到频域的时钟恢复输入数据；在频域，通过所述频域的时钟恢复输入数据进行相位调整，得到时钟恢复输出数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述时钟恢复输出数据得到频域盲均衡输入数据，包括：
所述时钟恢复输出数据为在时域得出的数据时，通过将所述时钟恢复输出数据变换至频域，得到所述频域盲均衡输入数据；
所述时钟恢复输出数据为在频域得出的数据时，根据所述频域的时钟恢复输出数据，得到所述频域盲均衡输入数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述互谱数据对所述时域系数进行更新，得到更新后的时域系数，包括：
将所述互谱数据变换至时域，得到系数调整量；使用所述系数调整量对时域系数进行更新，得到更新后的时域系数。
7.一种信号处理装置，其特征在于，所述装置包括：获取单元、第一处理单元和第二处理单元；其中，
获取单元，用于获取时钟恢复输入数据；
第一处理单元，用于针对所述时钟恢复输入数据，进行频域时钟恢复，得到时钟恢复输出数据；
第二处理单元，用于根据所述时钟恢复输出数据，进行频域盲均衡处理，得到频域均衡数据；
其中，第二处理单元具体用于：根据所述时钟恢复输出数据得到频域盲均衡输入数据；获取频域系数；将所述频域盲均衡输入数据与所述频域系数相乘，得到所述频域均衡数据；
所述第二处理单元具体用于获取时域系数，将所述时域系数变换至频域，得到所述频域系数；
所述第二处理单元还用于得到频域均衡数据后，将所述频域均衡数据变换至时域，得到时域均衡数据；根据所述频域盲均衡输入数据和时域均衡数据，对时域系数进行更新，得到更新后的时域系数；
所述第二处理单元具体用于对时域均衡数据进行误差计算，得到时域误差数据；将所述时域误差数据变换至频域，得到频域误差数据；将所述频域误差数据与所述频域盲均衡输入数据进行共轭相乘，得到互谱数据；根据所述互谱数据对所述时域系数进行更新，得到更新后的时域系数。
8.一种信号处理装置，其特征在于，所述装置包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，
所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
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