[发明专利]单载波光传输时基于训练序列的频偏估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体涉及单载波光传输时基于训练序列的频偏估计方法。

背景技术

无线通信系统中，基站通常会发送训练序列，用于终端和系统取得同步，这里的同步包括时间同步和频率同步，而同步通常包括粗同步和精同步两个步骤。在终端初始接入系统，或者从空闲模式重新接入系统时，通常需要进行粗同步，粗同步的目标是将终端的载波频偏调整到1KHz以内，粗同步包括频偏估计和频偏调整两个步骤，粗同步通常需要经过若干次的“估计-调整”步骤以达到目标。

100 Gbps光传输技术将相干接收引入光通信领域，使得数字信号处理（DSP）成为提升传输性能的关键。随着100 Gbps步入商用阶段，1 Tbps技术逐渐得到业界广泛关注。高阶QAM调制是实现1 Tbps光传输的必选技术，其DSP处理非常复杂，基于盲估计的算法很难保证高阶QAM性能满足传输要求，因此，研究表明需要采取基于训练序列（TS：training sequence）的算法。

当DSP处理采用基于TS的算法时，用于定位TS准确位置的同步和进行频偏补偿的频偏估计是两个重要的功能模块。通常选择随机特性好的序列作为TS，以利用其良好的自相关特性：在τ=0时，其自相关函数R(τ)的模有很大的峰值，τ≠0时其模几乎为零。因此通过设置门限能在收端准确定位TS的位置。但在有频偏存在时，这种方法的定位效果不理想，因此往往需要先对频偏进行一定程度的补偿，然后才能保证找到准确的TS位置。Schmidl、Minn、Park等人先后对基于该原理的方法进行了改进，尤其是Park的方法，利用巧妙的序列组合，克服了频偏对同步性能的影响。比较流行的频偏估计方法同样是基于相关运算的结果来进行的，但是其可以估计的频偏范围较小，虽然Moose提出可通过缩短序列的长度来增大频偏估计范围，但这样得到的结果不够稳定，易受噪声的影响。因此，Schmi dl利用OFDM的特性在各个子信道构造不同的符号，通过子信道在频域的不同位置实现了大频偏范围的较好估计。但是，Schmi dl的方法只适合于OFDM场景。

OFDM对频偏估计的要求很高，其相应的算法已比较完善，例如：Bell实验室的Dischler提出直接将OFDM帧头搬到单载波中完成该功能，这种想法的效果很好，但是比较复杂，尤其没有考虑到单载波与OFDM的差异。OFDM为了保持正交性，对频率准确度要求很高，但是单载波光传输对频偏的要求则相对宽松很多，比如100 Gbps的DP-QPSK采用Viterbi-Viterbi相位补偿方法时，允许有近300MHz的频偏存在。

由此可见，目前单载波光传输时基于TS的频偏估计还没有很好的解决方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决单载波光传输时基于TS的频偏估计比较复杂的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种单载波光传输时基于训练序列的频偏估计方法，包括以下步骤：

在发送端，发送数据中的训练序列由第一部分和第二部分组成，所述第二部分是一个长度为N₂₁的复指数序列其中，i＝0,1,…,N₂₁-1，Δt是b_i与b_i+1之间的时间间隔，f_ref是一个参考常数频率，满足f_ref=nf_s/2N₂₁,n为不等于0的整数，f_s为采样频率；

在接收端，根据接收数据中的所述第一部分获得所述训练序列的准确位置；

对与所述第二部分对应的数据块进行快速傅里叶变换得到频域峰值f_peak，并根据得到对频偏Δf的频偏估计

在上述方法中，所述第一部分的长度为N₁，由序列[A₁₁ A₁₂ A₁₁^* A₁₂^*]组成，其中：A₁₁是随机特性好的随机序列，A₁₂与A₁₁对称，A₁₁^*为A₁₁的共轭，A₁₂^*为A₁₂的共轭。

在上述方法中，通过同步判据M的值是否超过门限获得所述训练序列的准确位置，