[发明专利]大频偏条件下相干光接收机载波同步方法

说明书

本发明公开了一种大频偏条件下相干光接收机载波同步方法，它涉及光通信领域频偏补偿和相差补偿。首先利用基于相位增量的频偏补偿算法对接收信号进行初步频偏补偿，补偿后可能存在残余频偏；然后利用经典相位估计算法对信号进行初步相差补偿，补偿后可能存在相位旋转；最终利用数据帧头对残余频偏和相位旋转进行补偿，实现载波同步。本发明在增加小量算法复杂度的条件下，理论上可以实现任意大频偏和载波相位的精确补偿,适用于星地高速光通信等领域。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种大频偏条件下相干光接收机载波同步方法。

背景技术

随着社会信息化程度的提高，对数据传输的需求急剧增加。相干光通信与强度调制通信方式相比具有通信带宽大及灵敏度高等优势，是未来高速通信研究的重点。但相位调制、相干检测的通信方式受本振光源与信号光源之间频差、相差及多普勒频移的影响严重，因此在信号解调前需要进行载波同步。

相位调制相干光通信载波同步一般可以分为频偏补偿和相差补偿两步进行，当然也可以考虑两者同步进行。目前采用比较多的载波同步方法可以分为基于训练序列(数据辅助)的方法和载波盲同步方法。基于训练序列的方法利用训练序列可以消除调制信息，往往具有更大的补偿范围。但由于加入了训练序列，不可避免地增加了链路负担，且算法复杂度较高。基于相位增量的盲载波同步方法具有实现简单、计算量小等优点，备受相关技术人员的青睐。但由于采用了乘方法来消除相位调制信息，该方法的补偿范围较小。本振光源和信号光源之间的频偏和相差随时间漂移，由通信端的移动引入的多普勒频移更是高达几个G赫兹，因此需要提高现有方法的补偿范围。

发明内容

本发明的目的在于针对上述背景技术的不足而提供一种可以实现大频偏和相差条件下载波同步的方法，通过初步的频偏补偿和相差补偿及后续的消模糊过程可以实现任意大频偏和相差的精确补偿。

本发明的作用对象默认是经过初步处理的接收机信号，这些处理包括去倾斜、正交化、定时同步和偏振解复用。

本发明的目的是这样实现的，一种大频偏条件下相干光接收机载波同步方法，它包括以下步骤：

(1)利用基于相位增量的盲频偏估计算法对接收信号进行初步的频偏估计和补偿，经过初步的频偏补偿后，残留的频偏

(2)利用V-V算法对经过初步频偏补偿后的信号进行相差补偿，经过相差补偿后，相位旋转角度

(3)利用遍历的方式对经过初步频偏补偿和相差补偿后的信号进行残余频偏补偿和相位消模糊，并将每一次补偿后的信号和帧头进行匹配，能够实现帧头完整匹配的一组即为残余频偏和相位旋转角被正确补偿的一组，完成相干光接收机载波同步。

其中，步骤(3)具体为：利用帧头消除步骤⑴和⑵中的残留的频偏和相位旋转角度，补偿公式为：

补偿公式需要进行多次，每一次选取不同的频偏Δf_re和旋转角度进行组合，得到补偿后的数据，利用帧头依次和补偿后的数据块进行匹配，匹配正确则完成补偿，完成相干光接收机载波同步；其中，X″_k为经过初步频偏补偿和相差补偿后的信号，T_s为相邻码元的时间间隔。

其中，进行补偿时，选取X″_k的长度至少为两个帧的长度。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

本发明将相干光接收机载波同步过程整体分为两个阶段，首先利用典型的频偏估计和相差估计方法对接收信号进行初步的频偏补偿和相差补偿，然后利用搜索帧头的方法实现残余频偏和相位旋转的补偿，最终实现大频偏和相差的精确补偿。本发明解决了已有算法的频偏补偿范围小、相位展开方法只适用于相差由小变大情况下的问题，可以实现任意大小频偏和载波相位的精确补偿。

附图说明