一種頻偏估計方法、裝置及幀同步子系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明實施例涉及通信領域，尤其涉及一種頻偏估計方法、裝置及幀同步子系統。
【背景技術】
[0002]通信系統中，本地載波與調制載波的同步性是影響系統解調性能的主要原因之一。信號在傳播過程中，因發送端和接收端的激光器頻率不一致導致的頻偏誤差因素，是接收端的載波同步階段必須要完成消除的。
[0003]對于應用在骨干網承載大容量數據傳輸的密集波分復用(DWDM，DenseWavelength Divis1n Multiplexing)高速光傳輸系統,例如100G PM-QPSK系統,相干接收機設計時也同樣存在載波同步頻偏消除的要求。由于激光器的非理想特性，光相干接收機中本振激光器的振蕩頻率，可能會與載波頻率之間存在一定的偏差。以常見的激光器為例，若激光器的振蕩頻率標稱范圍為設置頻率的土 1GHZ,則本振激光器與載波之間的最大可能為±2GHZ。該頻率偏差反映在符號上，是相位的偏移，對于PM-QPSK這種相位調制系統來說，必須去除頻偏帶來的相位偏移，才有可能解調出最后的數據符號。所以，頻偏估計是接收機中不可缺少的一個關鍵模塊。
[0004]一種應用的100G PM-QPSK光傳輸系統結構如圖1所示，光纖(fiber)信道中的各種損傷，如色散、載波頻偏、相位偏移等導致的信號損傷，都能在接收機中通過電域的數字信號處理DSP來靈活地補償。對于接收機中的載波頻偏的估計算法，一般有四次方估計和掃頻估計方法。四次方估計算法和掃頻估計算法對頻偏估計范圍的能力是一致的，均為[-fs/8, +fs/8]。
[0005]但是隨著激光器的老化，頻偏范圍會變大，有可能超出四次方估計算法和掃頻估計算法的估計范圍[_fs/8，+fs/8]，造成上述頻偏估計算法失效。因此，引出一種頻偏模糊的估計和補償的方法，分為兩個階段:第一階段，需要通過四次方頻偏估計法或者掃頻估計算法計算出精確的頻偏值；第二階段:利用對接收端訓練序列檢測的方式，檢測記錄訓練序列的狀態，估計出頻偏模糊值，用估計得到的頻偏模糊值去修正四次方估計或者掃頻估計得到的頻偏值。
[0006]但是，訓練序列的引入，增加了光傳輸負荷。
【發明內容】
[0007]有鑒于此，本發明實施例的目的是提供一種頻偏估計方法、裝置及幀同步子系統，以在不增加光傳輸負荷的情況下實現頻偏估計值的修正。
[0008]為解決上述技術問題，本發明實施例提供方案如下:
[0009]本發明實施例提供一種頻偏估計方法，用于光接收端，包括:
[0010]對經過頻偏補償和相偏補償的幀數據在同一偏振態內對應的I路和Q路軟數據分別進行硬判決，得到I路和Q路比特數據，所述頻偏補償基于頻偏估計值進行；
[0011]對I路和Q路比特數據、和用于對所述第一幀數據進行幀同步的預存幀頭分別進行差分解碼，得到差分解碼后的I路和Q路比特數據和預存幀頭；
[0012]根據差分解碼后的I路和Q路比特數據和預存幀頭，判斷差分解碼后的I路和Q路比特數據中的幀頭分別是否發生反轉，獲取判斷結果；
[0013]根據所述判斷結果，確定所述幀數據在所述同一偏振態內對應的相位偏移量；
[0014]將所述相位偏移量作為頻偏模糊值對所述頻偏估計值進行修正，得到修正后的頻偏估計值。
[0015]優選地，所述根據差分解碼后的I路和Q路比特數據和預存幀頭，判斷差分解碼后的I路和Q路比特數據中的幀頭分別是否發生反轉，獲取判斷結果包括:
[0016]根據差分解碼后的I路和Q路比特數據和預存幀頭，檢測差分解碼后的I路和Q路比特數據各自中的幀頭；
[0017]分別判斷差分解碼后的I路和Q路比特數據各自中的幀頭是否發生反轉，獲取所述判斷結果。
[0018]優選地，對于差分解碼后的I路和Q路比特數據中的任一路比特數據，所述根據差分解碼后的I路和Q路比特數據和預存幀頭，檢測差分解碼后的I路和Q路比特數據各自中的幀頭的步驟中，所述任一路比特數據中的幀頭通過如下方式檢測得到:
[0019]根據差分解碼后的預存幀頭，對所述任一路比特數據進行滑動搜索，當搜索到的幀頭長度的比特數據與差分解碼后的預存幀頭相比，相同的比特數大于門限值或者小于所述幀頭長度與所述門限值之差時，當前搜索到的幀頭長度的比特數據為檢測到的所述任一路比特數據中的幀頭；
[0020]所述分別判斷差分解碼后的I路和Q路比特數據各自中的幀頭是否發生反轉，獲取所述判斷結果的步驟中，檢測到的所述任一路比特數據中的幀頭與差分解碼后的預存幀頭相比，相同的比特數大于門限值，則表明所述任一路沒有發生反轉；相同的比特數小于幀頭長度與門限值之差，則表明所述任一路發生反轉。
[0021]優選地，所述根據所述判斷結果，確定所述幀數據在所述同一偏振態內對應的相位偏移量的步驟中，差分解碼后的I路和Q路比特數據中的幀頭分別發生反轉和沒有發生反轉時，所述幀數據在所述同一偏振態內對應的相位偏移量為Pi/2 ；
[0022]差分解碼后的I路和Q路比特數據中的幀頭分別沒有發生反轉和發生反轉時，所述幀數據在所述同一偏振態內對應的相位偏移量為-pi/2 ；
[0023]差分解碼后的I路和Q路比特數據中的幀頭均發生反轉時，所述幀數據在所述同一偏振態內對應的相位偏移量為pi。
[0024]優選地，所述頻偏估計值為根據四次方估計算法或掃頻估計算法對所述幀數據在所述頻偏補償前對應的數據進行頻偏估計得到。
[0025]優選地，所述修正后的頻偏估計值用于對所述光接收端的本振激光器進行反饋控制。
[0026]優選地，還包括:
[0027]根據所述頻偏模糊值對I路和Q路軟數據分別進行頻偏模糊補償后輸出。
[0028]本發明實施例還提供一種頻偏估計裝置，用于光接收端，包括:
[0029]硬判決單元，用于對經過頻偏補償和相偏補償的幀數據在同一偏振態內對應的I路和Q路軟數據分別進行硬判決，得到I路和Q路比特數據，所述頻偏補償基于頻偏估計值進行；
[0030]差分解碼單元，與所述硬判決單元連接，用于對I路和Q路比特數據、和用于對所述第一幀數據進行幀同步的預存幀頭分別進行差分解碼，得到差分解碼后的I路和Q路比特數據和預存幀頭；
[0031]幀頭狀態判斷單元，與所述差分解碼單元連接，用于根據差分解碼后的I路和Q路比特數據和預存幀頭，判斷差分解碼后的I路和Q路比特數據中的幀頭分別是否發生反轉，獲取判斷結果；
[0032]相位偏移量確定單元，與所述幀頭狀態判斷單元連接，用于根據所述判斷結果，確定所述幀數據在所述同一偏振態內對應的相位偏移量；
[0033]頻偏估計值修正單元，與所述相位偏移量確定單元連接，用于將所述相位偏移量作為頻偏估計模糊度對所述頻偏估計值進行修正，得到修正后的頻偏估計值。
[0034]優選地,所述巾貞頭狀態判斷單元包括:
[0035]幀頭檢測子單元，與所述差分解碼單元連接，用于根據差分解碼后的I路和Q路比特數據和預存幀頭，檢測差分解碼后的I路和Q路比特數據各自中的幀頭；
[0036]幀頭狀態判斷子單元，與所述幀頭檢測子單元連接，用于分別判斷差分解碼后的I路和Q路比特數據各自中的幀頭是否發生反轉，獲取所述判斷結果。
[0037]優選地，對于差分解碼后的I路和Q路比特數據中的任一路比特數據，所述幀頭檢測子單元中，所述任一路比特數據中的幀頭通過如下方式檢測得到:
[0038]根據差分解碼后的預存幀頭，對所述任一路比特數據進行滑動搜索，當搜索到的幀頭長度的比特數據與差分解碼后的預存幀頭相比，相同的比特數大于門限值或者小于所述幀頭長度與所述門限值之差時，當前搜索到的幀頭長度的比特數據為檢測到的所述任一路比特數據中的幀頭；
[0039]所述幀頭狀態判斷子單元中，檢測到的所述任一路比特數據中的幀頭與差分解碼后的預存幀頭相比，相同的比特數大于門限值，則表明所述任一路沒有發生反轉；相同的比特數小于幀頭長度與門限值之差，則表明所述任一路發生反轉。
[0040]優選地，所述相位偏移量確定單元中，差分解碼后的I路和Q路比特數據中的幀頭分別發生反轉和沒有發生反轉時，所述幀數據在所述同一偏振態內對應的相位偏移量為Pi/2 ；
[0041]差分解碼后的I路和Q路比特數據中的幀頭分別沒有發生反轉和發生反轉時，所述幀數據在所述同一偏振態內對應的相位偏移量為-pi/2 ；
[0042]差分解碼后的I路和Q路比特數據中的幀頭均發生反轉時，所述幀數據在所述同一偏振態內對應的相位偏移量為pi。
[0043]本發明實施例還提供一種巾貞同步子系統，用于DWDM高速光傳輸系統的光接收端，包括以上所述的頻偏估計裝置，還包括: