CN113810124A - 偏振态跟踪恢复方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种偏振态跟踪恢复方法和装置。该偏振态跟踪恢复装置至少包括：拟合单元，其用于将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号对应的斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；第一矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于偏振相关损耗补偿的第一补偿矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；第二矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵；其中，通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至该拟合平面的法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵。

Description

偏振态跟踪恢复方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域。

背景技术

相干光通信已经成为下一代光通信系统的主导技术，为了提高通信速率，一方面可以增加系统的频谱带宽，另一方面可以提高频谱利用率，为了提高频谱利用率，可以提高系统各符号携带的比特数，从简单的振幅调制，到更高阶的正交幅度调制，之后又采用偏分复用技术同时传输两路正交偏振态，从而提高传输速率。但在光纤传输链路中会存在各种偏振相关损伤，例如光纤损耗、色散和偏振效应损伤等，这些损伤会造成双偏振调制光信号的失真。其中，由于制造过程中造成的光纤不理想的外界环境的影响，光纤不同部位的偏振主轴(快轴和慢轴)的方向会不同。因此，接收的双偏振调制光信号的偏振态(state ofpolarization，SOP)通常会发生改变，导致该偏振态旋转(rotation of state ofpolarization，RSOP)，这个变化一般是缓慢的。但是在某些情况下，比如雷击，SOP旋转速率会达到兆赫兹量级。同时，存在于传输链路中的偏振相关损耗(polarization dependentloss，PDL)也在改变双偏振调制光信号的SOP。对于偏振复用系统来说，需要在接收端的接收信号中实现信号的偏振解复用，其中，为了恢复接收信号的SOP，需要在PDL效应下跟踪恢复SOP。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

发明人发现，在现有的方法中，可以利用偏振复用信号在斯托克斯域分布的特征来找到一个逆矩阵(旋转矩阵)恢复出原始的偏振态，但在计算该逆矩阵的过程中，是在偏振解复用之后进行PDL补偿，计算复杂度很高。

另外，发明人还发现，在现有方法中，先将接收信号映射到邦加球上的点拟合成一个拟合平面，然后将该拟合平面进行旋转直至该拟合平面的法向量与斯托克斯空间的一个轴平行，即可以完成偏振解复用，但现有方法利用接收信号映射到邦加球上的所有的点进行计算，这样会导致法向量方向模糊的问题，而法向量反向会导致解复用后两个偏振态的交换。

另外，发明人还发现，在现有计算逆矩阵的过程中，仅考虑了PDL补偿和偏振解复用，而未考虑残余相位延迟补偿，因此，会增加解复用信号中的相位噪声。

针对上述问题中的至少之一，本发明实施例提供一种偏振态跟踪恢复方法和装置。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种偏振态跟踪恢复装置，其中，该装置包括：

转换单元，其用于将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

拟合单元，其用于将各该预定符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

第一矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于偏振相关损耗(PDL)补偿的第一补偿矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；

第二矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵；其中，通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至该拟合平面的法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；

第一计算单元，其用于根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵计算各该预定符号对应的偏振态(SOP)第一旋转矩阵；

第二计算单元，其用于根据各该预定符号对应的第一偏振态(SOP)旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的偏振态(SOP)第二旋转矩阵；

恢复单元，其用于将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该偏振态第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种偏振态跟踪恢复装置，其中，该装置包括：

转换单元，其用于将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的导频符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

拟合单元，其用于将各该导频符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于偏振相关损耗(PDL)补偿的第一补偿矩阵，并根据该导频符号计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；通过使该拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使该拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；

第一计算单元，其用于根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵计算各该导频符号对应的偏振态(SOP)第一旋转矩阵；

第二计算单元，其用于根据各该导频符号对应的偏振态第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的偏振态(SOP)第二旋转矩阵；

恢复单元，其用于将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该偏振态第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种偏振态跟踪恢复装置，其中，该装置包括：

转换单元，其用于将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

拟合单元，其用于将各该预定符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于偏振相关损耗(PDL)补偿的第一补偿矩阵，并计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；通过使该拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使该拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；

第三矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；

第一计算单元，其用于根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵和该第二补偿矩阵计算各该预定符号对应的偏振态(SOP)第一旋转矩阵；

第二计算单元，其用于根据各该预定符号对应的偏振态(SOP)第二旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的偏振态第二旋转矩阵；

恢复单元，其用于将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该偏振态第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

本发明的有益效果之一在于：在计算该逆矩阵的过程中，在偏振解复用之前进行PDL补偿，降低了计算的复杂度。

本发明的有益效果之一在于：可以利用导频符号来确定拟合平面的法向量的方向，解决了法向量方向模糊的问题，不会导致解复用后两个偏振态的交换。

本发明的有益效果之一在于：在偏振解复用后对残余相位延迟进行补偿，从而减少解复用信号的相位噪声。

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而受到限制。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。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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。在附图中：

图1A-图1B是本发明实施例的光通信系统的一示意图；

图2A-图2B是本发明实施例的偏振态跟踪恢复装置的一示意图；

图3是本发明实施例的导频符号分块的一示意图；

图4是本发明实施例的拟合单元构成示意图；

图5是本发明实施例的导频符号在邦加球上的偏振态的一示意图；

图6是本发明实施例的PDL补偿过程的一示意图；

图7是本发明实施例的偏振态跟踪恢复装置的一示意图；

图8是本发明实施例的偏振态跟踪恢复装置的一示意图；

图9是本发明实施例的偏振态跟踪恢复装置的一示意图；

图10是本发明实施例的偏振态跟踪恢复装置的一示意图；

图11是本发明实施例的电子设备的一示意图；

图12是本发明实施例的偏振态跟踪恢复方法的一示意图；

图13是本发明实施例的偏振态跟踪恢复方法的一示意图；

图14是本发明实施例的偏振态跟踪恢复方法的一示意图；

图15是本发明实施例的偏振态跟踪恢复方法的一示意图；

图16是本发明实施例的偏振态跟踪恢复方法的一示意图；

图17是本发明实施例的操作1602实施方式的一示意图。

具体实施方式

在本发明实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。

在本发明实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。

参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

第一方面的实施例

本发明实施例提供一种偏振态跟踪恢复装置，该偏振态跟踪恢复装置设置在光通信系统的光接收机端。

图1A和图1B是本发明实施例的光通信系统的一示意图。如图1A所示，光通信系统10包括光发射机11、光纤链路12、光接收机13以及信号处理器14，偏振态跟踪恢复装置100对经过信号处理后的接收信号进行处理，以实现偏振解复用。

在本实施例中，光通信系统10也可以是背靠背系统，也就是说，如图1B所示，光通信系统10可以不包括光纤链路12，而由光发射机11与光接收机13直接连接。

在本实施例中，光发射机11，光接收机13，信号处理器14均可以使用各种已有的结构，本发明实施例不对其具体结构进行限制，例如，该信号处理器14可以包括时钟恢复模块、色散补偿模块，接收机IQ不平衡补偿模块，此处不再一一举例等。

图2A是本发明实施例的偏振态跟踪恢复装置的一示意图。例如，该偏振态跟踪恢复装置是图1A-图1B所示的偏振态跟踪恢复装置100。如图2A所示，偏振态跟踪恢复装置100包括：

转换单元201，其用于将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

拟合单元202，其用于将各该预定符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

第一矩阵计算单元203，其用于计算琼斯空间中用于偏振相关损耗PDL补偿的第一补偿矩阵，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；

第二矩阵计算单元204，其用于计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵；通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至该拟合平面的法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；

第一计算单元205，其用于根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵计算各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵；

第二计算单元206，其用于根据各预定符号对应的SOP第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的SOP第二旋转矩阵；

恢复单元207，其用于将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该SOP第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

这样，由于通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算用于偏振解复用的解复用矩阵，即在偏振解复用之前进行PDL补偿，因此，降低了计算的复杂度。

在一些实施例中，该转换单元201中使用的预定符号可以是接收信号中的导频符号和/或负载符号，本实施例并不以此作为限制，在该预定符号是导频符号时，可以是正交相移键控QPSK符号，也可以是其他类型的调制符号，例如二进制相移键控BPSK符号等，此处不再一一举例说明。

在一些实施例中，在该预定符号是QPSK导频符号时，本实施例还提供一种偏振态跟踪恢复装置，图2B是本发明实施例的偏振态跟踪恢复装置的一示意图。例如，该偏振态跟踪恢复装置是图1A-图1B所示的偏振态跟踪恢复装置100。如图2B所示，偏振态跟踪恢复装置100包括：转换单元201'，拟合单元202'，第一矩阵计算单元203'，第二矩阵计算单元204'，第一计算单元205'，第二计算单元206'，恢复单元207'其实施方式与图2A中的转换单元201，拟合单元202，第一矩阵计算单元203，第二矩阵计算单元204，第一计算单元205，第二计算单元206，恢复单元207类似，此处不再一一赘述。

该装置还可以包括：

提取单元208'，其用于从该双偏振复用光接收信号中提取两个偏振态的导频符号；

分块单元209'，其用于将该导频符号进行分块，各块中包含第一预定数量个的导频符号。

在一些实施例中，该双偏振复用光接收信号即为图1A-图1B中信号处理装置14处理后的信号，也可以是光接收机13接收的信号，本实施例并不以此作为限制，由于导频符号是已知的，并且是以一定的时间间隔分布在各帧数据中，因此，提取单元可以根据已知的帧结构提取该导频符号，其具体方法可以参考现有技术，例如，可以利用帧结构中的训练序列或导频符号和有效负载符号的差异特征(例如峰均功率比等)定位并提取双偏振复用光接收信号中两个偏振态上的导频符号，此处不再一一赘述。

在一些实施例中，可以对导频符号进行分块，例如分块单元209'对按时间顺序排列的导频符号进行分块，各块中包含第一预定数量N个导频符号，该第一预定数量取决于不同的链路条件，可以通过参数扫描或者经验值确定，本实施例并不以此作为限制，图3是分块示意图，如图3所示，第n块包含的第一预定数量N个的导频符号包括第

个导频符号到第

个导频符号，各个分块的时间窗以滑动的方式移动，每次移动一个导频符号，即第n+1块包含的第一预定数量N个的导频符号包括第

个导频符号到第

个导频符号，以此类推，此处不再一一举例，其中，n，N为正整数。

在一些实施例中，转换单元201，拟合单元202，第一矩阵计算单元203以各块为单位对各个块中的导频符号进行处理，即第n块中N个导频符号用于估计第n个导频符号对应的旋转矩阵，需要说明的是转换单元201，拟合单元202，第一矩阵计算单元203对各个块的处理相同，以下以第n块为例详细说明。

在一些实施例中，该转换单元201将双偏振复用光接收信号中第n块内两个偏振态的导频符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；其中，琼斯矢量和斯托克斯矢量是偏振光的两种表示方式，琼斯矢量可以表示成|s>＝[a_x,a_ye^iφ]^T，其中a_x和a_y分别表示两个偏振分量x，y的幅度，φ表示两个偏振分量x，y光学相位差，斯托克斯矢量

可以由琼斯矢量|s>使用如下公式转换得到：

其中，i＝0,1,2,3，

表示泡利(Pauli)自旋矩阵，具体可以参考现有技术，此处不再一一赘述。

在一些实施例中，拟合单元202将第n块中所有导频符号对应的斯托克斯矢量在邦加球上进行拟合，得到各块对应的该拟合平面。图4是该拟合单元202构成示意图，如图4所示，拟合单元202包括：

分组模块401，其用于根据第n块内的QPSK导频符号在邦加球上的位置将第n块内的QPSK导频符号进行分组；

计算模块402，其用于计算各组的平均值，以获得中心点；

拟合模块403，其用于将各组的该中心点拟合，得到该拟合平面。

在一些实施例中，邦加球上一个点表示一个偏振态，针对无失真的QPSK导频符号，在邦加球上有四个偏振态SOP，分别为A(0,1,0)，B(0,0,1)，C(0,-1,0)，D(0,0,-1)，将其作为四个参考点，图5是该邦加球示意图，如图5所示，无失真的QPSK导频符号分别位于

轴和

轴上，分组模块401将提取模块208'提取的第n块内的QPSK导频符号在邦加球上的偏振态(位置)进行分组，包括确定第n块内各个导频符号对应的参考点，将参考点相同的导频符号划分为一组，其中，由于发送的QPSK导频符号信息是已知的，因此，在帧结构中对QPSK导频符号定位后，就可以确定各个导频符号对应的参考点，即确定接收信号中各个导频符号对应的无失真QPSK导频符号，将参考点相同的点归为一组，如图5所示，第n块内的导频符号可以分为4组(4组SOP)，计算模块402计算各组的平均值A'，B'，C'，D'作为各组的中心点，将A'，B'，C'，D'进行拟合，得到拟合平面，该拟合平面的中心位四个中心点A'，B'，C'，D'的平均值。

在一些实施例中，根据该邦加球原理可知，PDL效应会造成上述拟合平面的中心偏离邦加球，因此可以通过将该拟合平面的中心移动到原点的位置来计算用于PDL补偿的第一补偿矩阵，通过将拟合平面的法向量旋转至与邦加球的

轴平行来计算用于偏振解复用的解复用矩阵，此处对其原理不再一一阐述。

在一些实施例中，第一矩阵计算单元203用于计算琼斯空间中用于偏振相关损耗PDL补偿的第一补偿矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵，图6是该PDL补偿中心移动示意图，如图6所示，可以先补偿该中心沿着

轴移动的距离d1，再补偿沿着

轴移动的距离d2，再补偿沿着

轴移动的距离d3，从而使其与原点重合；该在琼斯空间(二维矩阵)第一补偿矩阵的计算公式如下式1)所示：

σ＝±π/2，

χ＝π/2

在一些实施例中，接收信号乘以该第一补偿矩阵后，即可以实现PDL的补偿。

在一些实施例中，第二矩阵计算单元204用于计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵；其中，通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；由此，本申请实施例是先将拟合平面的中心移动至原点后，再将拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上，换句话说，本实施例是在完成了PDL补偿后，再执行偏振解复用，这与现有方案中先执行偏振解复用，再执行PDL补偿(即先计算一次拟合平面的中心，并据此计算拟合平面的法向量，将拟合平面进行旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行(即执行偏振解复用)，然后，再计算一次拟合平面的中心，执行PDL补偿)相比，将拟合平面中心点的计算次数由两次降低到了一次，降低了计算复杂度。

在一些实施例中，第二矩阵计算单元204计算拟合平面的法向量，例如，可以利用双偏振复用光接收信号在邦加球上所有的点(偏振态)根据最小二乘法计算拟合平面的法向量，然后计算该法向量与第一轴的夹角，得到将第一轴旋转到与法向量方向重合的旋转轴，进而可以得到上述解复用矩阵。

在一些实施例中，为了避免法向量模糊的问题，第二矩阵计算单元204可以根据导频符号来确定拟合平面的法向量，例如，根据上述各组(QPSK导频符号在邦加球上分为4组)的中心点计算该拟合平面的法向量，计算该法向量和该第一轴的夹角；确定将该第一轴向量转到该法向量的旋转轴，根据该夹角和该旋转轴计算该偏振解复用的解复用矩阵。

例如，根据导频符号来确定拟合平面的法向量包括：将该邦加球原点到至少一对相邻的中心点的向量叉乘，根据至少一对向量的叉乘结果确定该法向量，其中至少一对相邻的两个中心点的叉乘顺序根据参考点在该第二轴和第三轴构成的平面上的逆时针方向顺序确定。例如，上述各组的中心点分别为A'，B'，C'，D'(在该第二轴和第三轴构成的平面上的逆时针方向顺序)，原点记为O，通过向量的叉乘计算

或

或

或

根据至少一对叉乘结果确定法向量，例如可以对其中一对叉乘结果，或者对至少两对叉乘结果的平均值进行归一化，即可以得到无方向模糊的法向量

计算法向量

与

轴之间的夹角α，将该第一轴向量和该法向量叉乘

将归一化结果确定为该旋转轴向量

根据α和

即可以计算得到琼斯空间(二维矩阵)偏振解复用的解复用矩阵，具体可以参考如下公式2)。

其中，

(σ₁,σ₂,σ₃)来自上述Pauli自旋矩阵，I表示单位矩阵，

表示单位矢量

的三个分量。

在一些实施例中，第一计算单元205根据该第一补偿矩阵J1、该解复用矩阵J2计算各预定符号对应的SOP第一旋转矩阵，例如将J2×J1的结果作为第n个导频符号对应的SOP第一旋转矩阵。

以上以转换单元201，拟合单元202，第一矩阵计算单元203以各块为单位对第n块中的导频符号进行处理举例说明，转换单元201，拟合单元202，第一矩阵计算单元203依次对各个块内的导频符号进行类似的处理，由此可以得到对应各个导频符号的SOP第一旋转矩阵。

在一些实施例中，第二计算单元206根据各预定符号(例如导频符号)对应的SOP第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的SOP第二旋转矩阵；例如使用插值算法(例如线性插值等)计算该光接收信号的非导频符号(例如负载符号)对应的SOP第三旋转矩阵；将该SOP第一旋转矩阵和该SOP第二旋转矩阵合并构成该光接收信号在不同时刻的SOP第二旋转矩阵，例如各个导频符号对应SOP第一旋转矩阵X，将这些矩阵的第一个元素X(1,1)进行插值，得到非导频符号对应的SOP第二旋转矩阵Y的第一个元素Y(1,1)，以此类推，此处不再一一赘述。

在一些实施例中，恢复单元207将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该SOP第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

由上述实施例可知，由于通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算用于偏振解复用的解复用矩阵，即在偏振解复用之前进行PDL补偿，因此，降低了计算的复杂度。

第二方面的实施例

本发明实施例提供一种偏振态跟踪恢复装置，该偏振态跟踪恢复装置设置在光通信系统的光接收机端。与第一方面的实施例不同之处在于，在偏振解复用后，还进行相位补偿。

图7是本发明实施例的偏振态跟踪恢复装置的一示意图。例如，该偏振态跟踪恢复装置是图1A-图1B所示的偏振态跟踪恢复装置100。如图7所示，偏振态跟踪恢复装置100包括：转换单元701，拟合单元702，第一矩阵计算单元703，第二矩阵计算单元704，第二计算单元706，恢复单元707其实施方式与第一方面实施例中转换单元201，拟合单元202，第一矩阵计算单元203，第二矩阵计算单元204，第二计算单元206，恢复单元207相同，重复之处不再赘述。

在一些实施例中，该偏振态跟踪恢复装置100还可以包括：提取单元(可选，未图示)和分块单元(可选，未图示)，其实施方式可以参考第一方面的实施例，此处不再赘述。

在一些实施例中，如图7所示，该偏振态跟踪恢复装置100还可以包括：

第三矩阵计算单元708，其用于计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；

第一计算单元705，其用于根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵和该第二补偿矩阵计算各预定符号对应的SOP第一旋转矩阵。

在一些实施例中，在经过PDL补偿和偏振解复用后，该拟合平面转回至

轴和

轴构成的平面上，其中，可以通过使旋转至该第二轴和该第三轴构成的平面上的拟合平面继续旋转至各组(QPSK导频符号在邦加球上分为4组)中心点与各自的参考点重合来计算该第二补偿矩阵，例如，第三矩阵计算单元708根据各组中心点和参考点之间的夹角确定旋转角；根据旋转角和旋转轴计算该相位补偿在琼斯空间(二维矩阵)的第二补偿矩阵，其中该旋转轴是第一轴，具体可以参考公式2)，此处不再赘述。

在一些实施例中，第一计算单元705根据该第一补偿矩阵J1、该解复用矩阵J2，该第二补偿矩阵J3计算各预定符号对应的SOP第一旋转矩阵，例如将J3×J2×J1的结果作为第n个导频符号对应的SOP第一旋转矩阵。

由上述实施例可知，本实施例是在完成了PDL补偿后，再执行偏振解复用和相位延迟补偿，这与先执行偏振解复用和相位延迟补偿，再执行PDL补偿(即先计算一次拟合平面的中心，并据此计算拟合平面的法向量，将拟合平面进行旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行(即执行偏振解复用)，然后，再计算一次拟合平面的中心，并完成两个偏振态之间残余相位延迟的补偿，然后，再计算一次拟合平面的中心，再执行PDL补偿)相比，将拟合平面中心点的计算次数由三次降低到了一次，降低了计算复杂度。另外，在偏振解复用后对残余相位延迟进行补偿，从而减少解复用信号的相位噪声。

第三方面的实施例

本发明实施例提供一种偏振态跟踪恢复装置，该偏振态跟踪恢复装置设置在光通信系统的光接收机端。与第一方面的实施例不同之处在于，该实施例中预定符号为导频符号，并根据导频符号计算偏振解复用在琼斯空间的解复用矩阵，且并不限定PDL补偿和偏振解复用执行的先后顺序。

图8是本发明实施例的偏振态跟踪恢复装置的一示意图。例如，该偏振态跟踪恢复装置是图1A-图1B所示的偏振态跟踪恢复装置100。如图8所示，偏振态跟踪恢复装置100包括：

转换单元801，其用于将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的导频符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

拟合单元802，其用于将各导频符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

矩阵计算单元803，其用于计算琼斯空间中用于偏振相关损耗补偿的第一补偿矩阵，并根据该导频符号计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；通过使该拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使该拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；

第一计算单元804，其用于根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵计算各导频符号对应的SOP第一旋转矩阵；

第二计算单元805，其用于根据各导频符号对应的SOP第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的SOP第二旋转矩阵；

恢复单元806，其用于将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该SOP第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

在一些实施例中，该转换单元801、拟合单元802、第一计算单元804、第二计算单元805、恢复单元806的实施方式可以参考第一方面实施例中预定符号是导频符号的情况下转换单元201、拟合单元202、第一计算单元205、第二计算单元206、恢复单元207的实施方式，此处不再赘述。

在一些实施例中，该偏振态跟踪恢复装置100还可以包括：提取单元(可选，未图示)和分块单元(可选，未图示)，其实施方式可以参考第一方面的实施例，此处不再赘述。

在一些实施例中，矩阵计算单元803计算琼斯空间中用于偏振相关损耗PDL补偿的第一补偿矩阵，并根据该导频符号计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，例如，可以先补偿PDL，再执行偏振解复用，即先使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点得到第一补偿矩阵；再使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上得到解复用矩阵，具体可以参考第一方面的实施例。或者，也可以先执行偏振解复用，再执行PDL补偿，即先使拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使该拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上得到解复用矩阵，再使旋转后的拟合平面的中心移动到该邦加球的原点得到第一补偿矩阵，此处不再赘述。

由上述实施例可知，可以利用导频符号来确定拟合平面的法向量的方向，在偏振解复用时解决了法向量方向模糊的问题，不会导致解复用后两个偏振态的交换。

第四方面的实施例

本发明实施例提供一种偏振态跟踪恢复装置，该偏振态跟踪恢复装置设置在光通信系统的光接收机端。与第三方面的实施例不同之处在于，在偏振解复用后，还进行相位补偿。

图9是本发明实施例的偏振态跟踪恢复装置的一示意图。例如，该偏振态跟踪恢复装置是图1A-图1B所示的偏振态跟踪恢复装置100。如图9所示，偏振态跟踪恢复装置100包括：转换单元901，拟合单元902，矩阵计算单元903，第二计算单元905，恢复单元906其实施方式与第三方面实施例中转换单元801，拟合单元802，矩阵计算单元803，第二计算单元805，恢复单元806相同，重复之处不再赘述。

在一些实施例中，该偏振态跟踪恢复装置100还可以包括：提取单元(可选，未图示)和分块单元(可选，未图示)，其实施方式可以参考第一方面的实施例，此处不再赘述。

在一些实施例中，如图9所示，该偏振态跟踪恢复装置100还可以包括：

第三矩阵计算单元907，其用于计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；

第一计算单元904，其用于根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵和该第二补偿矩阵计算各导频符号对应的SOP第一旋转矩阵。

在一些实施例中，该第三矩阵计算单元907，第一计算单元904的实施方式可以参考第二方面实施例中第三矩阵计算单元708，第一计算单元705的实施方式，此处不再赘述。

由上述实施例可知，可以利用导频符号来确定拟合平面的法向量的方向，在偏振解复用时解决了法向量方向模糊的问题，不会导致解复用后两个偏振态的交换。另外，在偏振解复用后对残余相位延迟进行补偿，从而减少解复用信号的相位噪声。

第五方面的实施例

本发明实施例提供一种偏振态跟踪恢复装置，该偏振态跟踪恢复装置设置在光通信系统的光接收机端。与第一方面的实施例不同之处在于，在偏振解复用后，还进行相位补偿，且并不限定PDL补偿和偏振解复用执行的先后顺序。

图10是本发明实施例的偏振态跟踪恢复装置的一示意图。例如，该偏振态跟踪恢复装置是图1A-图1B所示的偏振态跟踪恢复装置100。如图10所示，偏振态跟踪恢复装置100包括：

转换单元1001，其用于将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

拟合单元1002，其用于将各预定符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

矩阵计算单元1003，其用于计算琼斯空间中用于偏振相关损耗PDL补偿的第一补偿矩阵，并计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；通过使该拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使该拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；

第三矩阵计算单元1007，其用于计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；

第一计算单元1004，其用于根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵和该第二补偿矩阵计算各预定符号对应的SOP第一旋转矩阵；

第二计算单元1005，其用于根据各预定符号对应的SOP第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的SOP第二旋转矩阵；

恢复单元1006，其用于将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该SOP第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

在一些实施例中，转换单元1001、拟合单元1002、第二计算单元1005、恢复单元1006的实施方式可以参考第一方面实施例中转换单元201、拟合单元202、第二计算单元206、恢复单元207的实施方式，此处不再赘述。

在一些实施例中，矩阵计算单元1003的实施方式可以参考第三方面实施例中矩阵计算单元803的实施方式，此处不再赘述。

在一些实施例中，第三矩阵计算单元1007，第一计算单元1004的实施方式可以参考第二方面实施例中第三矩阵计算单元708，第一计算单元705的实施方式，此处不再赘述。

在一些实施例中，该偏振态跟踪恢复装置100还可以包括：提取单元(可选，未图示)和分块单元(可选，未图示)，其实施方式可以参考第一方面的实施例，此处不再赘述。

由上述实施例可知，在偏振解复用后对残余相位延迟进行补偿，从而减少解复用信号的相位噪声。

第六方面的实施例

本发明实施例还提供了一种电子设备(未图示)，该电子设备包括偏振态跟踪恢复装置100，偏振态跟踪恢复装置100的结构和功能与第一方面至第六方面实施例中的记载相同，此处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种电子设备，图11是本发明实施例的电子设备的系统构成的一示意框图。如图11所示，电子设备1100可以包括处理器1101和存储器1102；该存储器1102耦合到处理器1101。该图是示例性的；还可以使用其它类型的结构，来补充或代替该结构，以实现电信功能或其它功能。

如图11所示，电子设备1100还可以包括：输入单元1103、显示器1104、电源1105等。

在一些实施例中，第一方面的偏振态跟踪恢复装置的功能可以被集成到处理器1101中。其中，处理器1101可以被配置为：将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；将各该预定符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；计算琼斯空间中用于偏振相关损耗PDL补偿的第一补偿矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵；其中，通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵计算各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵；根据各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的SOP第一旋转矩阵；将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该SOP第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

在一些实施例中，第二方面的偏振态跟踪恢复装置的功能可以被集成到处理器1101中。其中，处理器1101可以被配置为：将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；将各该预定符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；计算琼斯空间中用于偏振相关损耗PDL补偿的第一补偿矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵；其中，通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；计算相位补偿在琼斯空间的第二补偿矩阵；根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵和该第二补偿矩阵计算各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵；根据各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的SOP第二旋转矩阵；将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该SOP第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

在一些实施例中，第三方面的偏振态跟踪恢复装置的功能可以被集成到处理器1101中。其中，处理器1101可以被配置为：将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的导频符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；将各该导频符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；计算琼斯空间中用于偏振相关损耗PDL补偿的第一补偿矩阵，并根据该导频符号计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；通过使该拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使该拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵计算各该导频符号对应的SOP第一旋转矩阵；根据各该导频符号对应的SOP第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的SOP第二旋转矩阵；将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该SOP第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

在一些实施例中，第四方面的偏振态跟踪恢复装置的功能可以被集成到处理器1101中。其中，处理器1101可以被配置为：将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的导频符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；将各该导频符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；计算琼斯空间中用于偏振相关损耗PDL补偿的第一补偿矩阵，并根据该导频符号计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；通过使该拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使该拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵和该相第二补偿矩阵计算各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵；根据各该导频符号对应的SOP第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的SOP第二旋转矩阵；将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该SOP第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

在一些实施例中，第五方面的偏振态跟踪恢复装置的功能可以被集成到处理器1101中。其中，处理器1101可以被配置为：将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；将各该预定符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；计算琼斯空间中用于偏振相关损耗PDL补偿的第一补偿矩阵，并计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；通过使该拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使该拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵和该第二补偿矩阵计算各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵；根据各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的SOP第一旋转矩阵；将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该SOP第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

在另一个实施方式中，第一方面至第六方面所述的偏振态跟踪恢复装置可以与处理器1101分开配置，例如可以将该偏振态跟踪恢复装置配置为与处理器1101连接的芯片，通过处理器1101的控制来实现该偏振态跟踪恢复装置的功能。

在本实施例中电子设备1100也并不是必须要包括图11中所示的所有部件。

如图11所示，处理器1101有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其它处理器装置和/或逻辑装置，处理器1101接收输入并控制电子设备1100的各个部件的操作。

该存储器1102，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。并且处理器1101可执行存储器1102存储的该程序，以实现信息存储或处理等。其它部件的功能与现有类似，此处不再赘述。电子设备1100的各部件可以通过专用硬件、固件、软件或其结合来实现，而不偏离本发明的范围。

在本实施例中，电子设备1100可以是独立的设备，例如独立的计算机，也可以集成在光接收机中。

由上述实施例可知，由于通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算用于偏振解复用的解复用矩阵，即在偏振解复用之前进行PDL补偿，因此，降低了计算的复杂度。另外，可以利用导频符号来确定拟合平面的法向量的方向，在偏振解复用时解决了法向量方向模糊的问题，不会导致解复用后两个偏振态的交换。另外，在偏振解复用后对残余相位延迟进行补偿，从而减少解复用信号的相位噪声。

第七方面的实施例

本发明实施例还提供一种偏振态跟踪恢复方法，其对应于第一至第六方面的偏振态跟踪恢复装置。

图12是本发明实施例的偏振态跟踪恢复方法的一示意图。对应第一方面和第二方面的实施例，如图12所示，该方法包括：

1201，将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

1202，将各该预定符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

1203，计算琼斯空间中用于偏振相关损耗PDL补偿的第一补偿矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；

1204，计算琼斯空间中用于偏振解复用的变换矩阵；其中，通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；

1205，根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵计算各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵；

1206，根据各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的SOP第一旋转矩阵；

1207，将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该SOP第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

在一些实施例中，该方法还可以包括(未图示)：在1204后计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；该第二补偿矩阵的计算方法可以参考第二方面的实施例，此处不再赘述；并且，在1205中，根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵和该第二补偿矩阵计算各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵。

图13是本发明实施例的偏振态跟踪恢复方法的一示意图。对应第三方面和第四方面的实施例，如图13所示，该方法包括：

1301，将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的导频符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

1302，将各该导频符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

1303，计算琼斯空间中用于偏振相关损耗PDL补偿的第一补偿矩阵，并根据该导频符号计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；通过使该拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使该拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；

1304，根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵计算各该导频符号对应的SOP第一旋转矩阵；

1305，根据各该导频符号对应的SOP第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的SOP第二旋转矩阵；

1306，将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该SOP第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

在一些实施例中，该方法还可以包括(未图示)：在1303后计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；该第二补偿矩阵的计算方法可以参考第二方面的实施例，此处不再赘述；并且，在1304中，根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵和该第二补偿矩阵计算各该导频符号对应的SOP第一旋转矩阵。

图14是本发明实施例的偏振态跟踪恢复方法的一示意图。对应第五方面的实施例，如图14所示，该方法包括：

1401，将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

1402，将各该预定符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

1403，计算琼斯空间中用于偏振相关损耗补偿的第一补偿矩阵，并计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；通过使该拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使该拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；

1404，计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；

1405，根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵和该相第二补偿矩阵计算各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵；

1406，根据各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵计算该光接收信号在不同时刻的SOP第二旋转矩阵；

1407，将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该SOP第二旋转矩阵，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

图15-16是本发明实施例的偏振态跟踪恢复方法示意图，如图15-16所示，该方法包括：

1601，从双偏振复用光接收信号中提取两个偏振态的预定符号；

1602，根据该预定符号计算与该预定符号对应的偏振态在琼斯空间的旋转矩阵R_n；

1603，通过插值算法计算该光接收信号在不同时刻的旋转矩阵R_m；

1604，将该光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以该R_m，以恢复该光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

图17是该操作1602计算预定符号对应的旋转矩阵方法示意图，如图17所示，1602包括：

1701，将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

1702，将各该预定符号对应的该斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

1703，计算琼斯空间中用于偏振相关损耗PDL补偿的第一补偿矩阵，并计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，其中，通过使该拟合平面的中心移动到该邦加球的原点来计算该第一补偿矩阵；通过使该拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使该拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算该解复用矩阵；

1704(可选)，计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；

1705，根据该第一补偿矩阵、该解复用矩阵和该第二补偿矩阵(第二补偿矩阵可选)计算各该预定符号对应的SOP第一旋转矩阵。

在本实施例中，上述各个操作的执行可以参照第一至第六方面实施例中各个部件的功能的实现，此处不再重复说明。

值得注意的是，以上附图12-17仅对本申请实施例进行了示意性说明，但本申请不限于此。例如可以适当地调整各个操作之间的执行顺序，此外还可以增加其他的一些操作或者减少其中的某些操作。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图12-17的记载。

以上各个实施例仅对本申请实施例进行了示例性说明，但本申请不限于此，还可以在以上各个实施例的基础上进行适当的变型。例如，可以单独使用上述各个实施例，也可以将以上各个实施例中的一种或多种结合起来。

由上述实施例可知，由于通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至该斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算用于偏振解复用的解复用矩阵，即在偏振解复用之前进行PDL补偿，因此，降低了计算的复杂度。另外，可以利用导频符号来确定拟合平面的法向量的方向，在偏振解复用时解决了法向量方向模糊的问题，不会导致解复用后两个偏振态的交换。另外，在偏振解复用后对残余相位延迟进行补偿，从而减少解复用信号的相位噪声。

本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在偏振态跟踪恢复装置或电子设备中执行所述程序时，所述程序使得计算机在所述偏振态跟踪恢复装置或电子设备中执行第七方面实施例所述的偏振态跟踪恢复方法。

本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得计算机在偏振态跟踪恢复装置或电子设备中执行第七方面所述的偏振态跟踪恢复方法。

结合本发明实施例描述的在偏振态跟踪恢复装置或电子设备中执行偏振态跟踪恢复方法可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图2A-图2B,4,7-11中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于图12-15所示的相应步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。

软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若设备(例如移动终端)采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。

针对图2A-图2B,4,7-11描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件、或者其任意适当组合。针对图2A-图2B,4,7-11描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。

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。

根据本发明实施例公开的各种实施方式，还公开了如下附记：

1、一种偏振态跟踪恢复方法，其中，所述方法包括：

将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

将各所述预定符号对应的所述斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

计算琼斯空间中用于偏振相关损耗补偿的第一补偿矩阵，其中，通过使所述拟合平面的中心移动到所述邦加球的原点来计算所述第一补偿矩阵；

计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵；通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至所述斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算所述解复用矩阵；

根据所述第一补偿矩阵、所述解复用矩阵计算各所述预定符号对应的偏振态第一旋转矩阵；

根据各所述预定符号对应的偏振态第一旋转矩阵计算所述光接收信号在不同时刻的偏振态第二旋转矩阵；

将所述光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以所述偏振态第二旋转矩阵，以恢复所述光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

2、根据附记1所述的方法，所述预定符号是正交相移键控(QPSK)导频符号。

3、根据附记2所述的方法，其中，所述方法还包括：

从所述双偏振复用光接收信号中提取两个偏振态的预定符号；

将所述导频符号进行分块，各块中包含第一预定数量个的预定符号；

并且，以各块为单位，对各块中所有预定符号对应的斯托克斯矢量在邦加球上进行拟合，得到各块对应的所述拟合平面。

4、根据附记3所述的方法，其中，得到拟合平面包括：

根据各块内的QPSK导频符号在邦加球上的位置将所述各块内的QPSK导频符号进行分组；

计算各组的平均值，以获得中心点；

将各组的所述中心点拟合，得到所述拟合平面。

5、根据附记4所述的方法，其中，计算所述解复用矩阵包括：根据各组的所述中心点计算所述拟合平面的法向量，计算所述法向量与所述第一轴的夹角，确定将所述第一轴向量转到所述法向量的旋转轴，根据所述夹角和所述旋转轴计算所述解复用矩阵。

6、根据附记5所述的方法，其中，计算法向量包括：将所述邦加球的原点到至少一对相邻的中心点的向量叉乘，根据至少一对向量的叉乘结果确定所述法向量，其中至少一对相邻的两个中心点的叉乘顺序根据参考点在所述第二轴和第三轴构成的平面上的逆时针方向顺序确定；

所述参考点包括：(0,1,0)、(0,0,1)、(0,-1,0)、(0,0,-1)。

7、根据附记4所述的方法，其中，所述方法还包括：

计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；所述相位补偿的变换使旋转至所述第二轴和所述第三轴构成的平面上的拟合平面继续旋转至各组中心点与各自的参考点重合；

所述参考点包括：(0,1,0)、(0,0,1)、(0,-1,0)、(0,0,-1)；

并且，根据所述第一补偿矩阵、所述解复用矩阵和所述第二补偿矩阵计算各预定符号对应的偏振态第一旋转矩阵。

8、根据附记7所述的方法，其中，计算所述第二补偿矩阵包括：根据各组中心点和参考点之间的夹角确定旋转角，根据所述旋转角和旋转轴计算所述相位补偿的第二补偿矩阵，其中所述旋转轴是所述第一轴。

9、根据附记3所述的方法，其中，第n块包含的所述第一预定数量N个的导频符号包括第

个导频符号到第

个导频符号。

10、根据附记4所述的方法，其中，进行分组包括：

确定各个导频符号对应的参考点，将参考点相同的导频符号划分为一组；

所述参考点包括：(0,1,0)、(0,0,1)、(0,-1,0)、(0,0,-1)。

11、根据附记8所述的方法，其中，计算所述旋转轴包括：

将所述第一轴向量和所述法向量叉乘，将归一化结果确定为所述旋转轴。

12、根据附记2所述的方法，其中，根据各预定符号对应的偏振态第一旋转矩阵计算所述光接收信号在不同时刻的偏振态第二旋转矩阵包括：使用插值算法计算所述光接收信号中的非导频符号对应的偏振态第三旋转矩阵；将所述偏振态第一旋转矩阵和所述偏振态第三旋转矩阵合并构成所述偏振态第二旋转矩阵。

13、一种偏振态跟踪恢复方法，其中，所述方法包括：

将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的导频符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

将各所述导频符号对应的所述斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

计算琼斯空间中用于偏振相关损耗补偿的第一补偿矩阵，并根据所述导频符号计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，其中，通过使所述拟合平面的中心移动到所述邦加球的原点来计算所述第一补偿矩阵；通过使所述拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使所述拟合平面旋转至所述斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算所述解复用矩阵；

根据所述第一补偿矩阵、所述解复用矩阵计算各所述导频符号对应的偏振态第一旋转矩阵；

根据各所述导频符号对应的偏振态第一旋转矩阵计算所述光接收信号在不同时刻的偏振态第二旋转矩阵；

将所述光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以所述偏振态第二旋转矩阵，以恢复所述光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

14、一种偏振态跟踪恢复方法，其中，所述方法包括：

将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

将各所述预定符号对应的所述斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

计算琼斯空间中用于偏振相关损耗补偿在琼斯空间的第一补偿矩阵，并计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，其中，通过使所述拟合平面的中心移动到所述邦加球的原点来计算所述第一补偿矩阵；通过使所述拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使所述拟合平面旋转至所述斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算所述解复用矩阵；

计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；

根据所述第一补偿矩阵、所述解复用矩阵和所述第二补偿矩阵计算各所述预定符号对应的偏振态第一旋转矩阵；

根据各所述预定符号对应的偏振态第一旋转矩阵计算所述光接收信号在不同时刻的偏振态第二旋转矩阵；

将所述光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以所述偏振态第二旋转矩阵，以恢复所述光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

Claims (10)

1.一种偏振态跟踪恢复装置，其中，所述装置包括：

转换单元，其用于将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

拟合单元，其用于将各所述预定符号对应的所述斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

第一矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于偏振相关损耗(PDL)补偿的第一补偿矩阵，其中，通过使所述拟合平面的中心移动到所述邦加球的原点来计算所述第一补偿矩阵；

第二矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵；其中，通过使中心移动至原点后的拟合平面旋转直至所述拟合平面的法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使中心移动至原点后的拟合平面旋转至所述斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算所述解复用矩阵；

第一计算单元，其用于根据所述第一补偿矩阵、所述解复用矩阵计算各所述预定符号对应的偏振态(SOP)第一旋转矩阵；

第二计算单元，其用于根据各所述预定符号对应的第一偏振态(SOP)旋转矩阵计算所述光接收信号在不同时刻的偏振态(SOP)第二旋转矩阵；

恢复单元，其用于将所述光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以所述偏振态第二旋转矩阵，以恢复所述光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

2.根据权利要求1所述的装置，所述预定符号是正交相移键控(QPSK)导频符号。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述装置还包括：

提取单元，其用于从所述双偏振复用光接收信号中提取两个偏振态的预定符号；

分块单元，其用于将所述预定符号进行分块，各块中包含第一预定数量个的预定符号；

并且，以各块为单位，所述拟合单元对各块中所有预定符号对应的斯托克斯矢量在邦加球上进行拟合，得到各块对应的所述拟合平面。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述拟合单元包括：

分组模块，其用于根据各块内的正交相移键控导频符号在邦加球上的位置将所述各块内的正交相移键控导频符号进行分组；

计算模块，其用于计算各组的平均值，以获得中心点；

拟合模块，其用于将各组的所述中心点拟合，得到所述拟合平面。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第二矩阵计算单元根据各组的所述中心点计算所述拟合平面的法向量，计算所述法向量与所述第一轴的夹角，确定将所述第一轴向量转到所述法向量的旋转轴，根据所述夹角和所述旋转轴计算所述解复用矩阵。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第二矩阵计算单元将所述邦加球的原点到至少一对相邻的中心点的向量叉乘，根据至少一对向量的叉乘结果确定所述法向量，其中至少一对相邻的两个中心点的叉乘顺序根据参考点在所述第二轴和第三轴构成的平面上的逆时针方向顺序确定；

所述参考点包括：(0,1,0)、(0,0,1)、(0,-1,0)、(0,0,-1)。

7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述装置还包括：

第三矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；其中，通过使旋转至所述第二轴和所述第三轴构成的平面上的拟合平面继续旋转至各组的所述中心点与各自的参考点重合来计算所述第二补偿矩阵；

所述参考点包括：(0,1,0)、(0,0,1)、(0,-1,0)、(0,0,-1)；

并且，所述第一计算单元根据所述第一补偿矩阵、所述解复用矩阵和所述第二补偿矩阵计算各预定符号对应的偏振态第一旋转矩阵。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第三矩阵计算单元根据各组中心点和参考点之间的夹角确定旋转角，根据所述旋转角和旋转轴计算所述第二补偿矩阵，其中所述旋转轴是所述第一轴。

9.一种偏振态跟踪恢复装置，其中，所述装置包括：

转换单元，其用于将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的导频符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

拟合单元，其用于将各所述导频符号对应的所述斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于偏振相关损耗(PDL)补偿的第一补偿矩阵，并根据所述导频符号计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，通过使所述拟合平面的中心移动到所述邦加球的原点来计算所述第一补偿矩阵；通过使所述拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使所述拟合平面旋转至所述斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算所述解复用矩阵；

第一计算单元，其用于根据所述第一补偿矩阵、所述解复用矩阵计算各所述导频符号对应的偏振态(SOP)第一旋转矩阵；

第二计算单元，其用于根据各所述导频符号对应的偏振态第一旋转矩阵计算所述光接收信号在不同时刻的偏振态(SOP)第二旋转矩阵；

恢复单元，其用于将所述光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以所述偏振态第二旋转矩阵，以恢复所述光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

10.一种偏振态跟踪恢复装置，其中，所述装置包括：

转换单元，其用于将双偏振复用光接收信号中两个偏振态的预定符号构成的琼斯矢量转换成斯托克斯矢量；

拟合单元，其用于将各所述预定符号对应的所述斯托克斯矢量在邦加球进行拟合，得到拟合平面；

矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于偏振相关损耗(PDL)补偿的第一补偿矩阵，并计算琼斯空间中用于偏振解复用的解复用矩阵，通过使所述拟合平面的中心移动到所述邦加球的原点来计算所述第一补偿矩阵；通过使所述拟合平面旋转直至其法向量与斯托克斯空间的第一轴平行，且使所述拟合平面旋转至所述斯托克斯空间的第二轴和第三轴构成的平面上来计算所述解复用矩阵；

第三矩阵计算单元，其用于计算琼斯空间中用于相位补偿的第二补偿矩阵；

第一计算单元，其用于根据所述第一补偿矩阵、所述解复用矩阵和所述第二补偿矩阵计算各所述预定符号对应的偏振态(SOP)第一旋转矩阵；

第二计算单元，其用于根据各所述预定符号对应的偏振态(SOP)第二旋转矩阵计算所述光接收信号在不同时刻的偏振态第二旋转矩阵；

恢复单元，其用于将所述光接收信号中两个偏振态构成的二维矢量乘以所述偏振态第二旋转矩阵，以恢复所述光接收信号中两个偏振态的光接收信号。

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