[发明专利]一种频域载波频率纠偏方法

说明书

技术领域

本发明涉及调制解调技术领域，具体来讲是一种频域载波频率纠偏方法。

背景技术

载波频率的同步是相干通信中的重要环节，其目的是同步信号和本振频率间的频率差，最终准确恢复接收信号的相位信息。在光通信领域，多通过数字处理方法进行频率补偿，即在接收端通过数字处理对各种偏差进行估计和补偿，而不再调节光源波长。

数字化频率同步方法多基于相位差分法或频域分析提取频率差的方法：相位差分法是利用相邻码元的相位差粗略估计载波频偏，但目前主要用于M-PSK(M-phase-shift keying，相移键控)格式。频域分析提取频率差的方法，是对大量信号进行频域分析进而估算出频率差，频域方法虽然具有较大的动态估计范围，但是对数据量和计算量要求很高，往往需要对上万个接收符号进行FFT运算，因此利用此方法纠偏载波频率往往需要大量数据。目前，在高速数字光通信中采用高阶调制格式提高通信容量，但是基于高阶调制格式的频率纠偏方法却少见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种频域载波频率纠偏方法，适用于各类调制格式，尤其是高阶调制格式的载波频率纠偏，通过对接收信号间矢量连接的频域分析，找到尖峰所对应的频率差，通过频率差与实际频率偏差之间的关联，从而估算出实际频率差，克服了频域分析方法中要求大量数据的缺点，基于有限接收数据进行频率差估计，最终完成频率同步。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种频域载波频率纠偏方法，包括如下步骤：A101.将接收信号集中的所有信号两两互连，组成第一矢量集；同时将接收信号中的所有信号频率偏移f₁后，两两互连组成第二矢量集，其中f₁为正的频率差值，满足f₁＜R/2，R为接收信号的波特率；A102.分别计算第一矢量集和第二矢量集的幅角，并对π/2取模对齐到(-π/4，π/4)区间内，分别得到第一角度集合和第二角度集合；A103.分别对第一角度集合和第二角度集合中的角度进行FFT运算，计算出各自尖峰所对应的第一频率差和第二频率差；A104.判断频率差符号，若第一频率差小于第二频率差，则实际频率偏差为第一频率差；否则，实际频率偏差为第一频率差的负值；A105.对接收信号集中的信号乘以对应的频率偏差2πΔfkT，完成纠偏，其中Δf为所述实际频率偏差。

在上述技术方案的基础上，所述尖峰所对应的第一频率差和第二频率差的求取表达式为其中R为接收信号的波特率，x为FFT后峰值所对应的频率，N为接收信号集中接收符号的数量，m为与调制格式有关的倍乘系数。

在上述技术方案的基础上，所述m在QAM调制格式时，取m＝4；在M-PSK调制时，取m为PSK调制的阶数M，即m＝M。

在上述技术方案的基础上，所述A101中所有信号频率偏移f₁，即将每个信号乘以2πf₁kT，其中f₁为正的频率差值，满足f₁＜R/2，R为接收信号的波特率，k对应接收信号集中第k个符号，T为符号周期。

在上述技术方案的基础上，所述接收信号集中的所有信号两两互连，得到的矢量个数为N*(N-1)，组成第一矢量集。

在上述技术方案的基础上，所述步骤中产生的中间数据结果利用寄存器储存。

在上述技术方案的基础上，所述频域载波频率纠偏方法应用在相干光传输的接收端，通过DSP运算完成信号的频率估计和纠偏。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的频域载波频率纠偏方法普遍适用于各种调制，各种调制格式下计算和处理过程完全一致。

2.基于较少接收符号得到大量的统计样本，满足了FFT计算大量数据的要求，克服了频域分析方法中要求大量数据的缺点，提高了频率估计的时效性。

附图说明

图1为本发明实施例一种频域载波频率纠偏方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，以QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)格式为例，详细叙述本发明频域载波频率纠偏方法：