[发明专利]一种基于二分法的载波相位估计算法

说明书

本发明公开了一种基于二分法的载波相位估计算法，包括：(1)输入信号的获取：将接收到的信号光与本振光干涉并经过色散、非线性补偿、数模转换和采样，获得载波相位补偿的输入信号R_k；(2)对输入信号R_k基于BPS算法进行粗估计；(3)在粗估计的基础上，利用二分法估计最佳补偿相位。本发明利用两阶载波相位搜索技术对载波相位噪声进行估计补偿，实现接收端的准确解调。

技术领域

本发明属于相干光通信技术领域，更具体的说是涉及一种基于二分法的载波相位估计算法。

背景技术

随着光网络对高传输速率和高传输容量的需求，将相干检测技术与数字信号处理技术(DSP)相结合的双极化光通信系统因其既有极高的频谱利用率和灵敏度越来越收到人们的关注。其中，M元正交幅度调制格式(M-QAM)有较高频谱效率而又不增加信道带宽和符号率，使用它可以大大提高光通信容量。然而，高阶M-QAM调制，由于具有较短的欧几里得距离，对激光相位噪声的容忍度急剧降低。因此，在高阶调制格式中设计有效载波相位估计(CPE)算法显得尤为重要。

在数字信号处理模块的CPE算法研究中，主要包括：盲相搜索(BPS)，正交相移键控(QPSK)划分，最大似然(BPS/ML)估计、二次迭代算法(BPS/QA)、星座变换(CT)和准线性逼近(QLA)算法。盲相位搜索算法具有较高的线宽容忍度，且可应用于多阶QAM调制格式，但当调制阶数增加时，具有较高的算法复杂度；在高阶调制格式中，QPSK分区和QLA算法仅利用了部分电流符号用于相位估计，不适用于实时补偿。

因此，如何提供一种低复杂度的基于二分法的载波相位估计算法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于二分法的载波相位估计算法，利用两阶载波相位搜索技术对载波相位噪声进行估计补偿，实现接收端的准确解调。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于二分法的载波相位估计算法，包括如下步骤：

(1)输入信号的获取：将接收到的信号光与本振光干涉并经过色散、非线性补偿、数模转换和采样，获得载波相位补偿的输入信号R_k；

(2)对输入信号R_k基于BPS算法进行粗估计；

(3)在粗估计的基础上，利用二分法估计最佳补偿相位。

优选的，步骤(2)中基于BPS算法进行粗估计，包括如下步骤：

(2a)首先将接收到的信号R_k行B次旋转，每次旋转角度为

(2b)将经过旋转的信号进入判决器中进行判决，计算与之相距最近的星座点欧氏距离的平方d；

(2c)对同一测试相位得到的N个距离值进行求和，表示为e_k,b。

优选的，步骤(3)中在粗估计的基础上，利用二分法估计最佳补偿相位，包括如下步骤：

(3a)找到粗估计中欧式距离最小值点所对应的测试相位角a_k及左相位角a_k-1和右相位角a_k+1；

(3b)计算相位角a_k与相位角a_k-1、相位角a_k与相位角a_k+1的中间角度b₁和角度b₂；

(3c)计算角度b₁和角度b₂所对应的欧氏距离；