[發明專利]一種掃頻頻偏估計方法和裝置

有效

• 申請號: 201210288643.1
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN102801479A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 黃萌;周偉勤
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04B10/148
• 分類號: H04B10/148;H04L27/227
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李健;龍洪

技術領域

本發明涉及通信領域，尤其涉及在載波通信相干接收系統中的掃頻頻偏估計方法和裝置。

背景技術

通信系統中，本地載波與調制載波的同步性是影響系統解調性能的主要原因之一。信號在傳播過程中，因發送端和接收端的本地時鐘不一致導致的頻偏誤差因素，是相干接收系統的載波同步階段必須要完成消除的。

例如，對于應用在骨干網承載大容量數據傳輸的DWDM(Dense?Wavelength?Division?Multiplexing，密集型光波復用)高速光傳輸系統，相干接收機設計時也同樣存在載波同步頻偏消除的要求。由于激光器的非理想特性，光相干接收機中本振激光器的振蕩頻率，可能會與載波頻率之間存在一定的偏差。以常見的激光器為例，若激光器的振蕩頻率標稱范圍為設置頻率的±1GHZ，則本振激光器與載波之間的最大可能為±2GHZ。該頻率偏差反映在符號上，是相位的偏移，對于PM-QPSK(Polarization-multiplexed?Quadrature?Phase?Shift?Keying，偏振復用正交相移鍵控)這種相位調制系統來說，必須去除頻偏帶來的相位偏移，才有可能解調出最后的數據符號。所以，頻偏估計是接收機中不可缺少的一個關鍵模塊。

一種典型的光載波通信相干接收系統結構如圖1所示，光纖信道中的各種損傷，如色散、載波頻偏、相位偏移等導致的信號損傷，都能在接收機中通過電域的數字信號處理DSP來靈活地補償。對于接收機中的載波頻偏的盲檢測算法，一般有四次方估計和掃頻估計方法。四次方估計算法和掃頻估計算法對頻偏估計范圍的能力是一致的，均為但比較兩者的估計精度效果，四次方算法的效果要比掃頻算法差很多。例如，對于采樣頻率28Ghz的112Gbps?PM-QPSK系統，當FFT點數選擇從1024點到128點時，四次方算法的頻偏估計精度約為100M～400M，而掃頻算法的頻偏估計精度約為5M～20M，掃頻算法對頻偏的估計精度達到了四次方算法的20倍以上，估計性能大大優于四次方算法。

雖然掃頻算法的估計性能比較好，但實際系統中往往很少被采用，其主要原因是掃頻算法對計算量的要求一般非常大，物理實現的難度和代價太大。對于傳統的掃頻算法，如圖2所示，在一定的精度要求下，每段L個樣本要進行約1w頻偏點的量值搜索計算和比較運算，計算量巨大，難以ASIC實現。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：在載波通信相干接收系統中，提供一種掃頻頻偏估計方法和裝置，相比傳統掃頻算法，可以極大減少運算量，便于ASIC實現。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種掃頻頻偏估計方法，包括：

接收樣本數據后，如果搜索成功標志未置位，則進入粗搜索階段，包括：在第一掃頻邊界條件內以第一步長進行掃頻搜索，當搜索到量值超過第一門限的頻偏點時，記錄該頻偏點w_a1和量值y_a1，將搜索成功標志置位，進入精搜索階段；

所述精搜索階段包括：在以所述頻偏點w_a1為中心頻偏點的第二掃頻邊界條件內以第二步長進行掃頻搜索，記錄第二掃頻邊界條件內的頻偏點的最大量值y_a2及相應的頻偏點w_a2；將w_a2作為本次估計到的頻偏點；所述第一步長大于所述第二步長。

進一步的，上述方法還可具有以下特點：在所述粗搜索階段，如果超過所述第一掃頻邊界條件后，還未搜索到量值大于所述第一門限的頻偏點，則清除所述搜索成功標志，退出所述粗搜索階段。

進一步的，上述方法還可具有以下特點：接收樣本數據后，如果搜索成功標志已置位，則進入抖動跟蹤階段，包括：如果跟蹤成功標志未置位，則在以前一次精搜索階段記錄的頻偏點w_a2為中心頻偏點的第三掃頻邊界條件內以第三步長進行掃頻搜索，如果在所述第三掃頻邊界條件內搜索到量值超過第二門限的頻偏點，記錄當前的頻偏點w_b1和量值y_b1，將所述跟蹤成功標志置位，并進入滑動跟蹤階段；

所述滑動跟蹤階段包括：從頻偏點w_b1開始以第四步長左右滑動查找一頻偏點，該頻偏點滿足：該頻偏點的量值大于等于其左頻偏點的量值和右頻偏點的量值，其中，頻偏點的左頻偏點為將該頻偏點向左滑動第四步長所得的頻偏點，頻偏點的右頻偏點為將該頻偏點向右滑動第四步長所得的頻偏點，將查找到的頻偏點作為估計到的頻偏點，其中，滑動次數不超過指定次數；

所述第一步長大于所述第三步長，所述第三步長大于所述第四步長。