[发明专利]一种光通信系统中频偏周跳实时监测和纠正的方法

说明书

本发明提供了一种通信系统中频偏周跳实时监测和纠正的方法，包括以下步骤：首先，假设接收到的信号经过完美的时钟恢复、解偏以及信道均衡，其次，只剩频偏和相位噪声的信号进行MAKF算法进行追踪和恢复，在MAKF算法中，信号先经过EKF做频偏和相位的估计，通过直接判决的方式计算出恢复信号和理想星座点的最小判决误差dz，最小判决误差dz进入锁定检测模块。本发明的有益效果是：可以同时处理相干光通信系统的频偏和相位噪声损伤，在不同的追踪阶段使用不同的调优参量Q来保证算法的跟踪速度和精度。运用频偏周跳实时监测和恢复模块从而可以实时监测AKF估计出来的频偏值，并且对于周跳的频偏进行修正，从而最大限度的降低误码。

技术领域

本发明涉及光通信，尤其涉及一种光通信系统中频偏周跳实时监测和纠正的方法。

背景技术

在云计算、大数据以及5G等技术的迅猛发展下，人们对于通信容量和速率的要求越来越大，而具有高速、大容量等优势的相干光通信技术是满足这一需求的关键性技术。然而随着信号调制格式阶数提高和传输的比特率的不断增长，激光相位噪声和载波频偏(本振光和信号光的频率偏差)已经成为限制这一发展的重要因素。针对于上述损伤，现已有各种各样算法来进行估计和补偿。然而，它们本身却存在自身的局限性。

本振光和信号光的频率和相位的不一致将会在光接收端引入信号的频偏和相位噪声。相干光通信中的频偏和相位噪声现已成为限制其传输距离和容量进一步提升的关键损伤之一。对所述频偏与相位噪声损伤，传统的线下处理算法主要有：VV(Viterbi-Viterbi)算法，FFT(Fast Fourier Transformation)算法，BPS(Blind Phase Search)算法以及EKF(Extended Kalman Filter)算法。然而它们有其自身的局限性，例如VV算法的估计精度低并且不适应于高阶调制格式，FFT算法计算复杂度高以及其估计精度对于信号长度的依赖性大，BPS的计算法复杂度较高。EKF算法具有快速收敛、高精度和适用于各种调制格式等优势，但是它的估计精度和跟踪速度受到调优参量Q值的影响较大，并且传统的EKF算法难以在估计精度和跟踪速度两方面给出一个最优化的解。在此同时，在不同跟踪阶段(快速跟踪阶段和精准跟踪阶段)使用不同的调优参量Q的AKF(Adaptive Kalman Filter)可以很好的解决上述问题。然而，在系统频偏较大的情况下，AKF在快读跟踪阶段使用较大Q值将会导致频偏周跳，从而增加系统的误码。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种光通信系统中频偏周跳实时监测和纠正的方法。

本发明提供了一种光通信系统中频偏周跳实时监测和纠正的方法，包括以下步骤：

首先，假设接收到的信号经过完美的时钟恢复、解偏以及信道均衡，在数学上将其表示为：

其中，r_n代表第n个接收的信号,m_n代表第n个发射的信号，T_s代表相邻符号间隔，f代表系统频偏,代表系统相位噪声，w_n代表系统高斯白噪声；

其次，只剩频偏和相位噪声的信号进行MAKF算法进行追踪和恢复，在MAKF算法中，信号先经过EKF做频偏和相位的估计，通过直接判决的方式计算出恢复信号和理想星座点的最小判决误差dz，最小判决误差dz进入锁定检测模块，锁定检测模块通过计算一段数据长度的最小判决误差dz后，判决出此刻EKF应该使用的最佳调优参数Q，从而实现算法的自适应；在此同时，EKF估计出来的频偏值通过频偏周跳检测和补偿估计，判决此时EKF算法估算出来的频偏值是否超出预设的边界；一旦超出预设的边界，即刻判定频偏周跳，并且立马进行补偿；从而保证自适应EKF算法的稳定性和消除频偏周跳对算法误码的影响，最终实现对于光通信系统中频偏和相位噪声损伤的协同估计和补偿。