[发明专利]一种扫频频偏估计方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及在载波通信相干接收系统中的扫频频偏估计方法和装置。

背景技术

通信系统中，本地载波与调制载波的同步性是影响系统解调性能的主要原因之一。信号在传播过程中，因发送端和接收端的本地时钟不一致导致的频偏误差因素，是相干接收系统的载波同步阶段必须要完成消除的。

例如，对于应用在骨干网承载大容量数据传输的DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing，密集型光波复用)高速光传输系统，相干接收机设计时也同样存在载波同步频偏消除的要求。由于激光器的非理想特性，光相干接收机中本振激光器的振荡频率，可能会与载波频率之间存在一定的偏差。以常见的激光器为例，若激光器的振荡频率标称范围为设置频率的±1GHZ，则本振激光器与载波之间的最大可能为±2GHZ。该频率偏差反映在符号上，是相位的偏移，对于PM-QPSK(Polarization-multiplexed Quadrature Phase Shift Keying，偏振复用正交相移键控)这种相位调制系统来说，必须去除频偏带来的相位偏移，才有可能解调出最后的数据符号。所以，频偏估计是接收机中不可缺少的一个关键模块。

一种典型的光载波通信相干接收系统结构如图1所示，光纤信道中的各种损伤，如色散、载波频偏、相位偏移等导致的信号损伤，都能在接收机中通过电域的数字信号处理DSP来灵活地补偿。对于接收机中的载波频偏的盲检测算法，一般有四次方估计和扫频估计方法。四次方估计算法和扫频估计算法对频偏估计范围的能力是一致的，均为但比较两者的估计精度效果，四次方算法的效果要比扫频算法差很多。例如，对于采样频率28Ghz的112Gbps PM-QPSK系统，当FFT点数选择从1024点到128点时，四次方算法的频偏估计精度约为100M～400M，而扫频算法的频偏估计精度约为5M～20M，扫频算法对频偏的估计精度达到了四次方算法的20倍以上，估计性能大大优于四次方算法。

虽然扫频算法的估计性能比较好，但实际系统中往往很少被采用，其主要原因是扫频算法对计算量的要求一般非常大，物理实现的难度和代价太大。对于传统的扫频算法，如图2所示，在一定的精度要求下，每段L个样本要进行约1w频偏点的量值搜索计算和比较运算，计算量巨大，难以ASIC实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在载波通信相干接收系统中，提供一种扫频频偏估计方法和装置，相比传统扫频算法，可以极大减少运算量，便于ASIC实现。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种扫频频偏估计方法，包括：

接收样本数据后，如果搜索成功标志未置位，则进入粗搜索阶段，包括：在第一扫频边界条件内以第一步长进行扫频搜索，当搜索到量值超过第一门限的频偏点时，记录该频偏点w_a1和量值y_a1，将搜索成功标志置位，进入精搜索阶段；

所述精搜索阶段包括：在以所述频偏点w_a1为中心频偏点的第二扫频边界条件内以第二步长进行扫频搜索，记录第二扫频边界条件内的频偏点的最大量值y_a2及相应的频偏点w_a2；将w_a2作为本次估计到的频偏点；所述第一步长大于所述第二步长。

进一步的，上述方法还可具有以下特点：在所述粗搜索阶段，如果超过所述第一扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第一门限的频偏点，则清除所述搜索成功标志，退出所述粗搜索阶段。

进一步的，上述方法还可具有以下特点：接收样本数据后，如果搜索成功标志已置位，则进入抖动跟踪阶段，包括：如果跟踪成功标志未置位，则在以前一次精搜索阶段记录的频偏点w_a2为中心频偏点的第三扫频边界条件内以第三步长进行扫频搜索，如果在所述第三扫频边界条件内搜索到量值超过第二门限的频偏点，记录当前的频偏点w_b1和量值y_b1，将所述跟踪成功标志置位，并进入滑动跟踪阶段；

所述滑动跟踪阶段包括：从频偏点w_b1开始以第四步长左右滑动查找一频偏点，该频偏点满足：该频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，其中，频偏点的左频偏点为将该频偏点向左滑动第四步长所得的频偏点，频偏点的右频偏点为将该频偏点向右滑动第四步长所得的频偏点，将查找到的频偏点作为估计到的频偏点，其中，滑动次数不超过指定次数；

所述第一步长大于所述第三步长，所述第三步长大于所述第四步长。