一种频偏估计和补偿的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种频偏估计和补偿的方法及装置，所述方法执行多级频偏估计，所述方法包括：启动频偏估计后，根据当前执行频偏估计的级数确定信号采集点数并按照所述信号采集点数将采集的信号填充至缓存器中；对缓存器中填充的信号求幅度谱以获取频偏最大位置，并在需要时，在获取所述频偏最大位置之前对求幅度谱过程中多次复数求模操作的结果在频偏估计累加器中进行累加操作，且根据累加操作后的结果确定所述频偏最大位置；基于所述频偏最大位置计算频偏估计值并根据所述频偏估计值的累加值进行频偏补偿。可实现大范围、高精度的频偏估计和补偿。估计和补偿。估计和补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种频偏估计和补偿的方法及装置


[0001]本专利技术涉及通信
，特别涉及一种频偏估计和补偿的方法及装置。

技术介绍

[0002]在高速光纤通信系统中，信号通过滤波器时有用信号衰减，其频偏会引起基带信号的相位旋转。如果存在较大的频偏，接收机在解映射或译码器在软解调时产生误判，严重的影响通信的质量。因此需要对接收信号进行频偏估计和补偿，以使频偏补偿后的信号频偏足够小，以至于不影响接收机性能的范围。频偏会受激光器环境温度因素影响而变化。通常情况下这种变化是缓慢的且频偏变化量比频偏本身要小两个数量级以上，我们称之为温漂。在设计频偏估计算法的时候除了要考虑激光器带来的频偏还要考虑到温度漂移或湿度漂移的影响。
[0003]另外，随着400G光传输技术及通信系统的普及和商用，数字相干光通信技术逐步取代传统的IMDD方案，成为未来长距高速传输的主流技术，因为它具有更好的灵敏度，更高的频谱效率，更强的抗损伤能力。相较于传统的IMDD，数字相干光接收机利用本振光与信号光的干涉来获得信号的复振幅、偏振、频率等全部光场信息，从而支持正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)、16种符号的正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)等高阶调制格式。并且可以通过数字信号处理(Digital Signal Processor，DSP)技术对相干检测后的电信号进行电域滤波、均衡以补偿信号经历的线性甚至非线性损伤。此时，对于传输过程中收发激光器频偏的影响，可以在数字相干接收机中通过基带信号在数字域进行估计和补偿。
[0004]目前，基带数字域进行频偏估计的方法虽然可以获得较高的估计精度，但需要消耗较多的计算资源和计算时间。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种频偏估计和补偿的方法及装置，实现大范围、高精度的频偏估计和补偿。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种频偏估计和补偿的方法，其特征在于，所述方法执行多级频偏估计，所述方法包括：
[0007]启动频偏估计后，根据当前执行频偏估计的级数确定信号采集点数并按照所述信号采集点数将采集的信号填充至缓存器中；
[0008]对缓存器中填充的信号求幅度谱以获取频偏最大位置，并在需要时，在获取所述频偏最大位置之前对求幅度谱过程中多次复数求模操作的结果在频偏估计累加器中进行累加操作，且根据累加操作后的结果确定所述频偏最大位置；
[0009]基于所述频偏最大位置计算频偏估计值并根据所述频偏估计值的累加值进行频偏补偿。
[0010]一些实施例中，所述根据所述频偏估计值的累加值进行频偏补偿，包括步骤：
[0011]计算所述频偏估计累加器中数据的峰均比；
[0012]根据所述峰均比对当前计算的频偏估计值进行有效性判定，若判定为有效，则将当前计算的频偏估计值累加到频偏补偿寄存器中并根据所述频偏补偿寄存器中更新后的累加值确定频偏补偿值；
[0013]若判定为无效，则将当前计算的频偏估计值丢弃并根据所述频偏补偿寄存器中现存的累加值确定频偏补偿值；
[0014]基于频偏补偿值进行频偏补偿。
[0015]一些实施例中，所述根据当前执行频偏估计的级数确定信号采集点数并按照所述信号采集点数将采集的信号填充至缓存器中，包括步骤：
[0016]设置初始采样点数P和采样频率f
s
；
[0017]根据m
N
‑1*P确定所述信号采集点数w，其中，N为当前执行频偏估计的级数，m为预设采样间隔，P为所述初始采样点数；
[0018]以频率f
s
对接收的信号进行采样并将w个采样点的信号值填充至匹配缓存器中。
[0019]一些实施例中，所述对缓存器中填充的信号求幅度谱以获取频偏最大位置，包括步骤：
[0020]将缓存器中填充的信号作为复向量X进行四次方或四倍角运算得到复向量Y；
[0021]对所述复向量Y进行FFT运算得到复向量Z；
[0022]对所述复向量Z进行复数求模操作得到实向量Z'；
[0023]根据所述实向量Z'确定最大位置A，若A大于当前执行频偏估计的信号采集点数的一半，则将A减去所述信号采集点数并将减后的结果作为所述频偏最大位置A'。
[0024]一些实施例中，所述对求幅度谱过程中多次复数求模操作的结果在频偏估计累加器中进行累加操作并根据累加操作后的结果确定所述频偏最大位置，包括步骤：
[0025]设置重复次数R；
[0026]在当前执行频偏估计时进行R次信号采集和填充、四次方或四倍角运算、离散傅里叶变换运算、复数求模操作并逐次在频偏估计累加器中将所述复数求模操作后的模值进行累加；
[0027]根据频偏估计累加器中的模值累加结果确定最大位置A，若A大于当前执行频偏估计的信号采集点数的一半，则将A减去所述信号采集点数并将减后的结果作为所述频偏最大位置A'。
[0028]一些实施例中，所述基于所述频偏最大位置计算频偏估计值，包括步骤：
[0029]根据第一公式计算所述频偏估计值，所述第一公式包括：
[0030]fo_est＝256/4
N
‑1*A'，
[0031]其中，fo_est为归一化后的频偏估计值，N为当前执行频偏估计的级数，A'为所述频偏最大位置。
[0032]一些实施例中，在所述基于所述频偏最大位置计算频偏估计值之后，还包括:
[0033]判断当前执行频偏估计的级数是否达到第一预设阈值，若未达到所述第一预设阈值则将当前执行频偏估计的级数加一并重新启动频偏估计。
[0034]一些实施例中，所述根据所述峰均比对当前执行频偏估计时计算的频偏估计值进行有效性判定，包括步骤：
[0035]若所述峰均比不低于预设门限时，判定当前计算的频偏估计值有效；
[0036]若所述峰均比低于预设门限时，判定当前计算的频偏估计值无效。
[0037]一些实施例中，还包括步骤：
[0038]若判定当前计算的频偏估计值无效的次数达到第二预设阈值，则将当前执行频偏估计的级数置1后重新启动频偏估计，并将频偏补偿寄存器清零。
[0039]第二方面，本专利技术实施例还提供一种频偏估计和补偿装置，其特征在于，其包括：
[0040]信号采集模块，其用于在启动频偏估计后，根据当前执行频偏估计的级数确定信号采集点数并按照所述信号采集点数将采集的信号填充至缓存器中；
[0041]频偏最大位置确定模块，其用于对缓存器中填充的信号求幅度谱以获取频偏最大位置，并在需要时，在获取所述频偏最大位置之前对求幅度谱过程中多次复数求模操作的结果在频偏估计累加器中进行累加操作，且根据累加操作后的结果确定所述频偏最大位置；
[0042]频偏补偿模块，其用于基于所述频偏最大位置计算频偏估计值并根据所述频偏估计值的累加值进行频偏补偿。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种频偏估计和补偿的方法，其特征在于，所述方法执行多级频偏估计，所述方法包括：启动频偏估计后，根据当前执行频偏估计的级数确定信号采集点数并按照所述信号采集点数将采集的信号填充至缓存器中；对缓存器中填充的信号求幅度谱以获取频偏最大位置，并在需要时，在获取所述频偏最大位置之前对求幅度谱过程中多次复数求模操作的结果在频偏估计累加器中进行累加操作，且根据累加操作后的结果确定所述频偏最大位置；基于所述频偏最大位置计算频偏估计值并根据所述频偏估计值的累加值进行频偏补偿。2.如权利要求1所述的频偏估计和补偿的方法，其特征在于，所述根据所述频偏估计值的累加值进行频偏补偿，包括步骤：计算所述频偏估计累加器中数据的峰均比；根据所述峰均比对当前计算的频偏估计值进行有效性判定，若判定为有效，则将当前计算的频偏估计值累加到频偏补偿寄存器中并根据所述频偏补偿寄存器中更新后的累加值确定频偏补偿值；若判定为无效，则将当前计算的频偏估计值丢弃并根据所述频偏补偿寄存器中现存的累加值确定频偏补偿值；基于频偏补偿值进行频偏补偿。3.如权利要求1所述的频偏估计和补偿的方法，其特征在于，所述根据当前执行频偏估计的级数确定信号采集点数并按照所述信号采集点数将采集的信号填充至缓存器中，包括步骤：设置初始采样点数P和采样频率f
s
；根据m
N
‑1**P确定所述信号采集点数w，其中，N为当前执行频偏估计的级数，m为预设采样间隔，P为所述初始采样点数；以频率f
s
对接收的信号进行采样并将w个采样点的信号值填充至匹配缓存器中。4.如权利要求1所述的频偏估计和补偿的方法，其特征在于，所述对缓存器中填充的信号求幅度谱以获取频偏最大位置，包括步骤：将缓存器中填充的信号作为复向量X进行四次方或四倍角运算得到复向量Y；对所述复向量Y进行FFT运算得到复向量Z；对所述复向量Z进行复数求模操作得到实向量Z'；根据所述实向量Z'确定最大位置A，若A大于当前执行频偏估计的信号采集点数的一半，则将A减去所述信号采集点数并将减后的结果作为所述频偏最大位置A'。5.如权利要求1所述的频偏估计和补偿的方法，其特征在于，所述对求幅度谱过程中多次复数求模操作的结果在频偏估计累加器中进行累加操...

【专利技术属性】
技术研发人员：虎宾，刘磊，余邵佳，张亮，
申请(专利权)人：武汉飞思灵微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：