[发明专利]一种基于平滑跟踪的载波频率纠偏方法

权利要求书

1.一种基于平滑跟踪的载波频率纠偏方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.从预纠偏频率队列中按从小到大的顺序选取多个预纠偏频率，对顺序接收到的信号序列按固定个数分组得到集合，每组信号对应一个预纠偏频率进行频率预纠偏，得到与各个预纠偏频率一一对应的多个预纠偏信号集合；

S2.对每个预纠偏信号集合中的所有信号求相位角，再对相位角取模对齐到(0，π/2)区间，得到每个预纠偏信号集合对应的角度集合；

S3.对每个角度集合进行快速傅立叶变换运算，计算出频谱尖峰所对应的频率；

S4.根据频谱尖峰所对应的频率与接收信号的实际频率偏差之间的倍率关系，通过所述频谱尖峰对应频率除以与调制格式有关的倍乘系数，得出所述实际频率偏差的绝对值；

S5.连续取2N+1组所述集合，其中N为整数，对每组集合按照S1-S4计算，并在所有计算结果中，找出2N+1个所述实际频率偏差的绝对值中最小值所对应的预纠偏频率，作为预纠偏频率队列中最理想的值保存到缓存队列中；

S6.对缓存队列中所有的预纠偏频率值进行统计平均，其平均值作为平滑后的频差估计值；

S7.对统计平均后新接收的信号，使用平滑后的频差估计值进行最终的频率纠偏，进入后续的相位估计；基于平滑后的频差估计值构造预纠偏频率的序列f_n＝ΔF+n*step，其中step为步长，n为正整数，取值为[-N，N]，f_n序列共有2N+1个纠偏频率，用于下一轮预纠偏。

2.如权利要求1所述的基于平滑跟踪的载波频率纠偏方法，其特征在于：所述S1中，频率预纠偏具体是对所述集合中第x个符号乘以T为符号周期，f_k为对应该分组的预纠偏频率。

3.如权利要求1所述的基于平滑跟踪的载波频率纠偏方法，其特征在于：所述S2中，求相位角和对π/2取模运算，接收信号r_i求得的角度为mod(arg(r_i)，π/2)，其中arg(r_i)为r_i的幅角，

4.如权利要求1所述的基于平滑跟踪的载波频率纠偏方法，其特征在于：所述S3中，频谱尖峰所对应的频率的求取表达式为其中Δf_max为频谱尖峰所对应的频率，R为接收信号的波特率，z为快速傅立叶变换后峰值所对应的频点值，L为预纠偏信号集中符号的数量。

5.如权利要求1所述的基于平滑跟踪的载波频率纠偏方法，其特征在于：所述S4中，与调制格式有关的倍乘系数在QAM调制格式时，所述倍乘系数取值为4；在M-PSK调制时，倍乘系数取值为PSK调制的阶数。

6.如权利要求1所述的基于平滑跟踪的载波频率纠偏方法，其特征在于：每个估计与纠偏周期内，所述S1-S4重复n＝2N+1，对顺序输入的不同组接收信号对应的预纠偏不同的频率，获取不同预纠偏频率下对应的实际频率偏差的绝对值；所述S5中，在2N+1个值中找出最小的实际频率偏差的绝对值，将与其对应的预纠偏偏差作为最理想的频差估计。

7.如权利要求6所述的基于平滑跟踪的载波频率纠偏方法，其特征在于：所述S6中，对缓存的最新M个估计频差求平均，M为缓存的长度，所述平均值作为一个估计周期内的平滑后的频差估计值。

8.如权利要求1所述的基于平滑跟踪的载波频率纠偏方法，其特征在于：所述S7中，对所有接收信号按照所述平滑后的频差估计值偏移频率，即对接收集合中第k个信号乘以e^j2πΔFkT，其中ΔF为平滑后的频率差值，k对应确定ΔF后接收到的第k个信号，T为符号周期。

9.如权利要求1所述的基于平滑跟踪的载波频率纠偏方法，其特征在于：所述S7中，根据所述平滑后的频差估计值构造预纠偏频率序列，用于所述S1中集合的频率预纠偏，其中step为步长，决定了频率估计的精度，(2N+1)*step决定了预纠偏频率的范围。

10.如权利要求1所述的基于平滑跟踪的载波频率纠偏方法，其特征在于：所述实际频率偏差初值为0，各步骤中产生的中间数据结果利用寄存器储存，所述载波频率纠偏方法应用在相干光传输的接收端，通过DSP运算完成信号的频率估计和纠偏。