[发明专利]相干接收机中提高精细频偏估计的估计准确性和鲁棒性的方法和设备

说明书

本公开内容通过估计不同频率处输出符号的信号相位的概率质量函数(PMF)，提供用于精细估计相干接收机处所接收信号的本地振荡器频偏的方法和系统。在不同于实际频偏的频率处，信号相位在[‑π,π]区间均匀分布，这样PMF值的函数的总和可以被用于确定频偏，以被相干接收机所用，其中所述函数是0到1之间的凸函数或凹函数。

交叉引用

本申请要求于2015年12月22日提交的申请号为No.14/978380的美国专利申请的优先权，该美国专利申请要求于2015年1月23日提交的申请号为No.14/603890的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本公开总体上涉及确定数据传输系统中接收信号的频偏。

背景技术

通过分布式数据网络向用户提供数据内容的递送，其可以包括例如互联网内容、媒体内容以及语音通信。图1是示例数据网络图，示出了服务提供商10如何向在家或在办公大楼12、或任何所在地方的端用户提供数据内容。依据所覆盖的地理区域，可能需要通过各种中间节点向端用户12分发数据内容。在图1的例子中，区域节点14可作为区域节点14附近的用户的数据递送节点，并且可作为中继器，用于向基站16重新分发从服务提供商10接收到的数据内容。基站16可以位于邻域，以便便于向附近的家或大楼12递送数据内容。基站16也可以配置为向用户提供无线服务。应理解，服务提供商10和端用户12之间的中间节点的数量可以依据数据业务所需的地理覆盖范围进行调整。

用于传输表示节点之间，例如服务提供者10和区域节点14之间、区域节点14和基站16之间以及基站16和家或大楼12之间的数据内容的信号的介质是数据电缆18、20和22。这些数据电缆可以是铜做的电子导电电缆，或它们可以是以调制的激光的形式传输数据的光缆。众所周知，光缆的数据带宽比铜线大的多，并且在远程上具有信号损失低的益处。虽然如此，但光数据传输仍然受制于各种使光信号失真的现象，为了恢复传输的数据，必须对此进行补偿。

图2是光数据传输链路30的简化图，其包括发射机32和通过光传播信道36互相连接的相干接收机34。图1数据网络图的例子中所示的每对节点都可以具有当前图2所示的光数据传输链路30。

发射机32生成由两个正交线性极化分量(X和Y)组成的光信号，其中每个分量由两个具有相同载波频率的正交相位组件(同相I和正交Q)组成。载波频率是激光器提供的光波长，具有相位噪声。传播信道36由光滤波器组成，例如级联的WSS、纤维、放大器，它们是色散(CD)、非线性相位噪声、极化模色散(PMD)、极化依赖损耗(PDL)、极化依赖增益、极化旋转和光学白高斯噪声的来源。

相干接收机34由集成的相干接收机、光检器(PIN)、模数转换器(ADC)和DSP单元组成。在集成的相干接收机34处，具有与发射机激光密切匹配的频率的本地振荡器(LO)与传播的光信号混合，并将其分裂为四个信号，每个信号都是发射信号的混合。在DSP单元处进行信号处理和数据恢复。下面对所有上述组件进行进一步详细讨论。

关于光传输的其中一个问题是频率漂移，其中基带信号中相对于发射机32处的频率发生频移。这称为本地振荡器频偏(LOFO)，并且接收机34处产生的信号具有与发射机32的频率并不完全匹配的频率。为了恢复光信号中的数据，需要在接收机34处对LOFO进行纠正。在一些当前已知的系统中，LOFO的大小可以为±5GHz。

大多数已知方案遵循用于确定所接收信号的频偏的两步法。首先粗频率偏移估计器(FOE)可以估计和纠正LOFO使其小于±1GHz的估计误差。然后执行细估计以确定小于10MHz的估计误差的最终LOFO。然而，大多数已知的细LOFO估计器方案实现非常复杂，因此成本高，易受到不同类型的减损，这些减损会增加估计误差，使其超出预期的阈值，或者这些方案仅对特定的调制格式如BPSK和QPSK有效，而对也必须由相同产品支持的其他格式则不是有效的。