[发明专利]一种空间相干光通信2PSK调制信号的载波同步方法及系统

权利要求书

1.一种空间相干光通信2PSK调制信号的载波同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)接收到发射通信终端发射的光信号，与本振激光器产生的本振光信号一起接入光学混频器进行光学混频，再经过光平衡探测器后，转换成中频模拟电信号；

2)将所述中频模拟电信号转换为中频数字信号，对所述中频数字信号和数字本振产生的数字本振信号进行数字混频和数字滤波，得到基带信号；

3)对基带信号采用非线性重构去调制处理，并对去调制后的载波进行全相位FFT频谱分析,找到幅度谱最大值处的频率作为频偏估计频率，并用该最大值判决是否检测到有效载波，并将判决结果和频偏估计频率送入同步控制模块；

4)同步控制模块根据判决结果，判断当前本振激光器中心频率是否在搜索频率范围内，若在，根据频偏估计频率计算频偏估计值，并用该值初始化载波NCO步长，转入步骤5)；否则，调整本振激光器中心频率，返回步骤3)，直至完成整个搜索频率范围的搜索检测；

5)对载波进行相位跟踪，得到基带信号I_base和Q_base，当Q_base绝对值小于等于载波锁定门限后，再对I_base进行幅度判决，得到通信解调数据。

2.根据权利要求1所述空间相干光通信2PSK调制信号的载波同步方法，其特征在于，步骤3)具体如下：

3.1)通过非线性重构对基带信号进行去调制处理，得到去除调制数据后的包含原始载波频率信息的重构波形；

3.2)采样存储单元根据同步控制模块的定时触发脉冲，对去调制重构后的信号缓存，当缓存的重构信号数据长度达到设定值L时，产生一个标志脉冲，触发全相位FFT单元从采样存储单元读取重构信号；

3.3)全相位FFT单元对载波重构信号进行全相位预处理，再用FFT进行频谱分析，找到幅度谱最大值处的频率，作为频偏估计频率，并用该最大值判决是否检测到有效载波，并将判决结果和频偏估计频率送入同步控制模块。

3.根据权利要求2所述空间相干光通信2PSK调制信号的载波同步方法，其特征在于，步骤3.1)具体如下：

3.1.1)基带信号表示为正交的I₁(t)、Q₁(t)两路：

I₁(t)＝D(t)cos(2πf_biast)

Q₁(t)＝D(t)sin(2πf_biast)；

式中：D(t)是调制的通信数据，且D(t)＝{+1,-1}；

f_bias表示发射通信终端和接收通信终端光学天线之间由于相对运动引起的载波多普勒频率偏移值；

3.1.2)对I₁(t)、Q₁(t)进行如下的非线性重构组合，得到去除调制数据后的包含原始载波频率信息的重构波形I₂(t)、Q₂(t)：

I₂(t)＝2I₁(t)*Q₁(t)＝2cos(2πf_biast)sin(2πf_biast)＝sin(2π(2f_bias)t)

Q₂(t)＝I₁(t)²-Q₁(t)²＝cos²(2πf_biast)-sin²(2πf_biast)＝cos(2π(2f_bias)t)。