[發明專利]大頻偏條件下相干光接收機載波同步方法

有效

• 申請號: 201810853929.7
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN108964783B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 李華貴;高峰;劉旭東;李晶
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

本發明公開了一種大頻偏條件下相干光接收機載波同步方法，它涉及光通信領域頻偏補償和相差補償。首先利用基于相位增量的頻偏補償算法對接收信號進行初步頻偏補償，補償后可能存在殘余頻偏；然后利用經典相位估計算法對信號進行初步相差補償，補償后可能存在相位旋轉；最終利用數據幀頭對殘余頻偏和相位旋轉進行補償，實現載波同步。本發明在增加小量算法復雜度的條件下，理論上可以實現任意大頻偏和載波相位的精確補償,適用于星地高速光通信等領域。

技術領域

本發明涉及光通信技術領域，尤其涉及一種大頻偏條件下相干光接收機載波同步方法。

背景技術

隨著社會信息化程度的提高，對數據傳輸的需求急劇增加。相干光通信與強度調制通信方式相比具有通信帶寬大及靈敏度高等優勢，是未來高速通信研究的重點。但相位調制、相干檢測的通信方式受本振光源與信號光源之間頻差、相差及多普勒頻移的影響嚴重，因此在信號解調前需要進行載波同步。

相位調制相干光通信載波同步一般可以分為頻偏補償和相差補償兩步進行，當然也可以考慮兩者同步進行。目前采用比較多的載波同步方法可以分為基于訓練序列(數據輔助)的方法和載波盲同步方法。基于訓練序列的方法利用訓練序列可以消除調制信息，往往具有更大的補償范圍。但由于加入了訓練序列，不可避免地增加了鏈路負擔，且算法復雜度較高。基于相位增量的盲載波同步方法具有實現簡單、計算量小等優點，備受相關技術人員的青睞。但由于采用了乘方法來消除相位調制信息，該方法的補償范圍較小。本振光源和信號光源之間的頻偏和相差隨時間漂移，由通信端的移動引入的多普勒頻移更是高達幾個G赫茲，因此需要提高現有方法的補償范圍。

發明內容

本發明的目的在于針對上述背景技術的不足而提供一種可以實現大頻偏和相差條件下載波同步的方法，通過初步的頻偏補償和相差補償及后續的消模糊過程可以實現任意大頻偏和相差的精確補償。

本發明的作用對象默認是經過初步處理的接收機信號，這些處理包括去傾斜、正交化、定時同步和偏振解復用。

本發明的目的是這樣實現的，一種大頻偏條件下相干光接收機載波同步方法，它包括以下步驟：

(1)利用基于相位增量的盲頻偏估計算法對接收信號進行初步的頻偏估計和補償，經過初步的頻偏補償后，殘留的頻偏

(2)利用V-V算法對經過初步頻偏補償后的信號進行相差補償，經過相差補償后，相位旋轉角度

(3)利用遍歷的方式對經過初步頻偏補償和相差補償后的信號進行殘余頻偏補償和相位消模糊，并將每一次補償后的信號和幀頭進行匹配，能夠實現幀頭完整匹配的一組即為殘余頻偏和相位旋轉角被正確補償的一組，完成相干光接收機載波同步。

其中，步驟(3)具體為：利用幀頭消除步驟⑴和⑵中的殘留的頻偏和相位旋轉角度，補償公式為：

補償公式需要進行多次，每一次選取不同的頻偏Δf_re和旋轉角度進行組合，得到補償后的數據，利用幀頭依次和補償后的數據塊進行匹配，匹配正確則完成補償，完成相干光接收機載波同步；其中，X″_k為經過初步頻偏補償和相差補償后的信號，T_s為相鄰碼元的時間間隔。

其中，進行補償時，選取X″_k的長度至少為兩個幀的長度。

本發明與背景技術相比具有如下優點：

本發明將相干光接收機載波同步過程整體分為兩個階段，首先利用典型的頻偏估計和相差估計方法對接收信號進行初步的頻偏補償和相差補償，然后利用搜索幀頭的方法實現殘余頻偏和相位旋轉的補償，最終實現大頻偏和相差的精確補償。本發明解決了已有算法的頻偏補償范圍小、相位展開方法只適用于相差由小變大情況下的問題，可以實現任意大小頻偏和載波相位的精確補償。

附圖說明