专利名称：一种扫频频偏估计方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及在载波通信相干接收系统中的扫频频偏估计方法和装置。
背景技术：
通信系统中，本地载波与调制载波的同步性是影响系统解调性能的主要原因之一。信号在传播过程中，因发送端和接收端的本地时钟不一致导致的频偏误差因素，是相干接收系统的载波同步阶段必须要完成消除的。例如，对于应用在骨干网承载大容量数据传输的DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing,密集型光波复用)高速光传输系统,相干接收机设计时也同样存在载波同步频偏消除的要求。由于激光器的非理想特性，光相干接收机中本振激光器的振荡频率，可能会与载波频率之间存在一定的偏差。以常见的激光器为例，若激光器的振荡频率标称范围为设置频率的±1GHZ，则本振激光器与载波之间的最大可能为±2GHZ。该频率偏差反映在符号上，是相位的偏移，对于PM-QPSK (Polarization-multiplexed QuadraturePhase Shift Keying,偏振复用正交相移键控)这种相位调制系统来说,必须去除频偏带来的相位偏移，才有可能解调出最后的数据符号。所以，频偏估计是接收机中不可缺少的一个关键|吴块。一种典型的光载波通信相干接收系统结构如图I所示，光纤信道中的各种损伤，如色散、载波频偏、相位偏移等导致的信号损伤，都能在接收机中通过电域的数字信号处理DSP来灵活地补偿。对于接收机中的载波频偏的盲检测算法，一般有四次方估计和扫频估
计方法。四次方估计算法和扫频估计算法对频偏估计范围的能力是一致的，均为[-+,4·]，
O O
但比较两者的估计精度效果，四次方算法的效果要比扫频算法差很多。例如，对于采样频率28Ghz的112Gbps PM-QPSK系统，当FFT点数选择从1024点到128点时，四次方算法的频偏估计精度约为100M 400M，而扫频算法的频偏估计精度约为5M 20M，扫频算法对频偏的估计精度达到了四次方算法的20倍以上，估计性能大大优于四次方算法。虽然扫频算法的估计性能比较好，但实际系统中往往很少被采用，其主要原因是扫频算法对计算量的要求一般非常大，物理实现的难度和代价太大。对于传统的扫频算法，如图2所示，在一定的精度要求下，每段L个样本要进行约Iw频偏点的量值搜索计算和比较运算，计算量巨大，难以ASIC实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在载波通信相干接收系统中，提供一种扫频频偏估计方法和装置，相比传统扫频算法，可以极大减少运算量，便于ASIC实现。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种扫频频偏估计方法，包括接收样本数据后，如果搜索成功标志未置位，则进入粗搜索阶段，包括在第一扫频边界条件内以第一步长进行扫频搜索，当搜索到量值超过第一门限的频偏点时，记录该频偏点Wal和量值yal，将搜索成功标志置位，进入精搜索阶段；所述精搜索阶段包括在以所述频偏点Wal为中心频偏点的第二扫频边界条件内以第二步长进行扫频搜索，记录第二 扫频边界条件内的频偏点的最大量值ya2及相应的频偏点Wa2 ;将Wa2作为本次估计到的频偏点；所述第一步长大于所述第二步长。进一步的，上述方法还可具有以下特点在所述粗搜索阶段，如果超过所述第一扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第一门限的频偏点，则清除所述搜索成功标志，退出所述粗搜索阶段。进一步的，上述方法还可具有以下特点接收样本数据后，如果搜索成功标志已置位，则进入抖动跟踪阶段，包括如果跟踪成功标志未置位，则在以前一次精搜索阶段记录的频偏点Wa2为中心频偏点的第三扫频边界条件内以第三步长进行扫频搜索，如果在所述第三扫频边界条件内搜索到量值超过第二门限的频偏点，记录当前的频偏点Wbl和量值ybl，将所述跟踪成功标志置位，并进入滑动跟踪阶段；所述滑动跟踪阶段包括从频偏点Wbl开始以第四步长左右滑动查找一频偏点，该频偏点满足该频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，其中，频偏点的左频偏点为将该频偏点向左滑动第四步长所得的频偏点，频偏点的右频偏点为将该频偏点向右滑动第四步长所得的频偏点，将查找到的频偏点作为估计到的频偏点，其中，滑动次数不超过指定次数；所述第一步长大于所述第三步长，所述第三步长大于所述第四步长。进一步的，上述方法还可具有以下特点所述抖动跟踪阶段中，如果跟踪成功标志已置位，则将前一次滑动跟踪阶段估计到的频偏点作为第三扫频边界条件的中心频偏点。进一步的，上述方法还可具有以下特点在所述抖动跟踪阶段，如果超过所述第三扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第二门限的频偏点，则清除所述跟踪成功标志和所述搜索成功标志，退出所述抖动跟踪阶段。进一步的，上述方法还可具有以下特点所述第一门限大于所述第二门限。进一步的，上述方法还可具有以下特点所述从频偏点Wbl开始以第四步长左右滑动查找一频偏点包括以频偏点Wbl作为中央频偏点的初始值，其中如果该中央频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，则将当前中央频偏点作为估计到的频偏点，退出；如果该中央频偏点的量值小于其左频偏点的量值，且大于等于其右频偏点的量值，且滑动次数小于所述指定次数，则将中央频偏点向左滑动所述第四步长得到新的中央频偏点，将该新的中央频偏点的量值与其左频偏点的量值和右频偏点的量值进行比较；如果该中央频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值，且小于其右频偏点的量值，且滑动次数小于所述指定次数，将中央频偏点向右滑动所述第四步长得到新的中央频偏点，将该新的中央频偏点的量值与其左频偏点的量值和右频偏点的量值进行比较；如果该中央频偏点的量值小于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，则异常退出。本发明实施例还提供一种扫频频偏估计装置，包括控制单元、粗搜索单元和精搜索单元，其中所述控制单元用于接收样本数据后，判断搜索成功标志是否置位，如果未置位，指示粗搜索单元开始搜索；所述粗搜索单元用于，接收到控制单元的 指示后，进行粗搜索，包括在第一扫频边界条件内以第一步长进行扫频搜索，当搜索到量值超过第一门限的频偏点时，记录该频偏点wal和量值yal，将搜索成功标志置位，指示精搜索单元开始搜索；所述精搜索单元用于，接收到粗搜索单元的指示后，进行精搜索，包括在以所述频偏点Wal为中心频偏点的第二扫频边界条件内以第二步长进行扫频搜索，记录第二扫频边界条件内的频偏点的最大量值ya2及相应的频偏点wa2 ;将wa2作为本次估计到的频偏点；所述第一步长大于所述第二步长。进一步的，上述装置还可具有以下特点所述粗搜索单元还用于在所述粗搜索阶段，如果超过所述第一扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第一门限的频偏点，则清除所述搜索成功标志，退出所述粗搜索。进一步的，上述装置还可具有以下特点所述装置还包括抖动跟踪单元和滑动跟踪单元，其中所述控制单元还用于接收样本数据后，如果所述搜索成功标志已置位，则指示所述抖动跟踪单元开始跟踪；所述抖动跟踪单元用于,接收到所述控制单元的指示后,进行抖动跟踪,包括如果跟踪成功标志未置位，则在以前一次精搜索阶段记录的频偏点Wa2为中心频偏点的第三扫频边界条件内以第三步长进行扫频搜索，如果在所述第三扫频边界条件内搜索到量值超过第二门限的频偏点，记录当前的频偏点Wbl和量值ybl，将所述跟踪成功标志置位，并指示所述滑动跟踪单元开始跟踪；所述滑动跟踪单元用于接收到所述抖动跟踪单元的指示后，进行滑动跟踪，包括从频偏点Wbl开始以第四步长左右滑动查找一频偏点，该频偏点满足该频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，其中，频偏点的左频偏点为将该频偏点向左滑动第四步长所得的频偏点，频偏点的右频偏点为将该频偏点向右滑动第四步长所得的频偏点，将查找到的频偏点作为估计到的频偏点，其中，滑动次数不超过指定次数；所述第一步长大于所述第三步长，所述第三步长大于所述第四步长。进一步的，上述装置还可具有以下特点所述抖动跟踪单元还用于如果所述跟踪成功标志已置位，则将前一次滑动跟踪单元估计到的频偏点作为第三扫频边界条件的中心频偏点。进一步的，上述装置还可具有以下特点所述抖动跟踪单元还用于如果超过所述第三扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第二门限的频偏点，则清除所述跟踪成功标志和所述搜索成功标志,退出所述抖动跟踪。进一步的，上述装置还可具有以下特点所述第一门限大于所述第二门限。进一步的，上述装置还可具有以下特点所述滑动跟踪单元从频偏点Wbl开始以第四步长左右滑动查找一频偏点包括以频偏点Wbl作为中央频偏点的初始值，其中如果该中央频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，则将当前中央频偏点作为估计到的频偏点，退出；如果该中央频偏点的量值小于其左频偏点的量值，且大于等于其右频偏点的量值，且滑动次数小于所述指定次数，则将中央频偏点向左滑动所述第四步长得到新的中央频偏点，将该新的中央频偏点的量值与其左频偏点的量值和右频偏点的量值进行比较；如果该中央频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值，且小于其右频偏点的量值，且滑动次数小于所述指定次数，将中央频偏点向右滑动所述第四步长得到新的中央频偏点，将该新的中央频偏点的量值与其左频偏点的量值和右频偏点的量值进行比较；如果该中央频偏点的量值小于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，则异常退出。本发明实施例提供了 DWDM高速光传输系统中，一种优化的扫频频偏估计的方法和装置，以显著降低扫频算法的计算量要求，并易于ASIC硬件实现。
图I是(光)载波通信相干接收系统结构图；图2是传统的扫频算法的流程图；图3是本发明实施例优化扫频算法的流程图；图4是图3中粗搜索阶段Al流程图；图5是图3中精搜索阶段A2流程6是图3中抖动跟踪阶段BI流程图；图7是图3中滑动跟踪阶段B2流程图；图8是本发明实施例扫频频偏估计装置框图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本发明实施例在传统扫频算法的基础上进行算法优化，如图3-7所示，将扫频算法分为搜索和跟踪两个阶段，在合理的配置初始化参数的前提下，可以使扫频算法初始化搜索阶段的频偏点搜索次数降为几百次，而后续的跟踪阶段的频偏点搜索次数一般只需4 8次。由于频偏搜索初始化对时间要求不高，实现时可以通过并行分配到多个样本片段时间上做来降低实时计算量要求，因此对每段L个样本只需要做10次左右频偏点计算，就可以同时满足搜索和跟踪两个阶段算法的计算量要求，即便于在ASIC内实现。本发明实施例中对载波通信系统的相干接收机解调算法中，提供一种优化的扫频频偏估计的方法，包括以下主要步骤对于一定长度的接收数据样本，按照预设的经验值和方法对特定频偏点进行频谱分析，具体分为搜索和跟踪两个阶段，当搜索量满足预设门限时，可以从搜索阶段进入跟踪阶段，此后即根据前次频偏量的先验值，在小范围内对当前频偏值进行快速跟踪同步。在跟踪阶段，如最终搜索值不能满足预设门限，则认为同步丢失，重新进入频偏搜索阶段。具体的搜索阶段包括粗搜索和精搜索两个子阶段，分别使用大步长和小步长对全频域范围和特定频域范围进行搜索，成功完成粗搜索后即可进入精搜索，再次成功完成精搜索后，下次数据分析时即可立即进入跟踪阶段。跟踪阶段包括抖动跟踪和滑动跟踪两个子阶段，第一阶段用稍大的步长在先验频偏点两次进行抖动搜索，满足预设门限后进入第二阶段滑动搜索，根据中心频偏点和左右两侧频偏点的频谱量比较结果，快速滑动找到当前的频谱峰值点。本发明实施例提供一种扫频频偏估计方法，包括接收样本数据后，如果搜索成功标志未置位，则进入粗搜索阶段，包括在第一扫频边界条件内以第一步长进行扫频搜索，当搜索到量值超过第一门限的频偏点时，记录该频偏点Wal和量值yal，将搜索成功标志置位，进入精搜索阶段；所述精搜索阶段包括在以所述频偏点Wal为中心频偏点的第二扫频边界条件内以第二步长进行扫频搜索，记录第二扫频边界条件内的频偏点的最大量值ya2及相应的频偏点Wa2 ;将Wa2作为本次估计到的频偏点；所述第一步长大于所述第二步长。
其中，在所述粗搜索阶段，如果超过所述第一扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第一门限的频偏点，则清除所述搜索成功标志，退出所述粗搜索阶段。其中，所述方法还包括接收样本数据后，如果搜索成功标志已置位，则进入抖动跟踪阶段，包括如果跟踪成功标志未置位，则在以前一次精搜索阶段记录的频偏点Wa2为中心频偏点的第三扫频边界条件内以第三步长进行扫频搜索，如果在所述第三扫频边界条件内搜索到量值超过第二门限的频偏点，记录当前的频偏点Wbl和量值ybl，将所述跟踪成功标志置位，并进入滑动跟踪阶段；所述滑动跟踪阶段包括从频偏点Wbl开始以第四步长左右滑动查找一频偏点，该频偏点满足该频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，其中，频偏点的左频偏点为将该频偏点向左滑动第四步长所得的频偏点，频偏点的右频偏点为将该频偏点向右滑动第四步长所得的频偏点，将查找到的频偏点作为估计到的频偏点，其中，滑动次数不超过指定次数；所述第一步长大于所述第三步长，所述第三步长大于所述第四步长。其中，所述抖动跟踪阶段中，如果跟踪成功标志已置位，则将前一次滑动跟踪阶段估计到的频偏点作为第三扫频边界条件的中心频偏点。其中，在所述抖动跟踪阶段，如果超过所述第三扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第二门限的频偏点，则清除所述跟踪成功标志和所述搜索成功标志，退出所述抖动跟踪阶段。其中，所述第一门限大于所述第二门限。其中，所述从频偏点Wbl开始以第四步长左右滑动查找一频偏点包括以频偏点Wbl作为中央频偏点的初始值，其中如果该中央频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，则将当前中央频偏点作为估计到的频偏点，退出；如果该中央频偏点的量值小于其左频偏点的量值，且大于等于其右频偏点的量值，且滑动次数小于所述指定次数，则将中央频偏点向左滑动所述第四步长得到新的中央频偏点，将该新的中央频偏点的量值与其左频偏点的量值和右频偏点的量值进行比较；如果该中央频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值，且小于其右频偏点的量值，且滑动次数小于所述指定次数，将中央频偏点向右滑动所述第四步长得到新的中央频偏点，将该新的中央频偏点的量值与其左频偏点的量值和右频偏点的量值进行比较；
如果该中央频偏点的量值小于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，则异常退出。其中，上述粗搜索阶段、精搜索 阶段和抖动跟踪阶段中，一种扫频搜索的方法为从指定扫频边界条件的中心频偏点向正负方向以指定步长开始步进。该扫频搜索方法仅为示例，当然，也可以从负最大频偏点到正最大频偏点依次步进搜索。本发明对此不作限定。另外，第一扫频边界条件是全频段，第二扫频边界条件、第三扫频边界条件是第一扫频边界条件的子频段。下面通过具体实施例进一步说明本发明。本发明实施例中对DWDM高速光传输系统的相干接收机解调算法中，每个频偏点的量值计算按照如下公式少=e-^*k*xf)pL( I )其中，X为输入时域样本数据，L为输入样本长度，w为当前搜索的归一化数字频偏点，y为频偏点的量值。本发明实施例提供的扫频频偏估计方法流程图如图3-7所示，具体实施时包括下列步骤初始化参数，接收一组样本数据，若搜索成功标志未置位，则进入粗搜索阶段Al，若搜索成功标志已置位，进入抖动跟踪阶段BI。如图4所示，粗搜索阶段Al包括在粗搜索阶段Al,扫频频偏点w从零频偏点开始，向正负两方向以大的频偏步长stepl开始步进，即依次计算w±stepl、w±stepl*2、w±stepl*3、…。若频偏点量值超过预设第一门限gatel，则标志粗搜索成功，记录当前的频偏点Wal和量值yal，并进入扫频精搜索阶段A2。若当前遍历频偏点超过第一扫频边界条件，即当(w+stepl*n) > pi或(w-stepl*n) < -pi条件之一满足后,还未能发现超过门限gatel的频偏点，贝U退出粗搜索阶段Al，标志粗搜索失败，等待下一组数据样本到来后，再重新进入粗搜索阶段Al。如图5所示，精搜索阶段A2包括粗搜索阶段Al成功标志置位后，进入扫频精搜索阶段A2。扫频精搜索阶段的扫频频偏点w以粗搜索成功记录的频偏点Wal为中心频偏点向正负两方向以频偏步长step2开始步进，且 step2 小于 stepl,即依次计算 wal±step2、wal±step2*2、wal±step2*3、…。初始化最大量值= yal，若当前搜索频偏点Wa2的量值ya2超过y.y.,则更新= ya2,并T己 Jjc Wa2 ο若当前遍历频偏点超过第二扫频边界条件，即当(wal+step2*n) > (wal+radiusa2)或(wal-step2*n) < (wal_radiusa2)条件之一满足后(radiusa2为预设的精搜索范围参数)，则退出精搜索阶段A2，并返回搜索到的最大量值ya2和对应的频偏点wa2。将Wa2作为本次估计到的频偏点；其中，stepl大于step2。如图6所示,抖动跟踪阶段BI包括接收一组样本数据后，若当前搜索成功标志已置位，则进入抖动跟踪阶段BI。在此阶段，若跟踪成功标志未置位，则扫频中心频偏点从上一次搜索阶段A2记录下的频偏点Wa2开始，若跟踪成功标志已置位，则扫频中心频偏点Wpm从上一次滑动跟踪阶段B2记录下的频偏点Wb2开始。从选择好的中心频偏点Wpra开始，向正负两方向以预设的频偏步长step3开始步进，即依次计算wpre±step3、wpre±step3*2、wpre±step3*3、…。若频偏点量值超过预设第二门限gate2，则置位跟踪成功标志，表示抖动跟踪锁定成功，记录当前的频偏点Wbl和量值ybl，并进入滑动跟踪阶段B2。优选的,gatel > gate2。当然,gatel也可以等于或小于gate2。若当前遍历频偏点超过扫频边界条件，即当(wpre+step3*n) > (wpre+radiusbl)或(wpre-step3*n) < (wpre-radiusbl)条件之一满足后,还未能发现超过第二门限gate2的频偏点量值，则退出抖动跟踪阶段BI，标志跟踪失败，清除搜索成功标志和跟踪成功标志。如图7所示,滑动跟踪阶段B2包括成功进入该阶段后，并以BI阶段记录下的频偏点Wbl和量值ybl作为后续的初始参数。记初始中心频偏点w_tCT = wbl对应的量值为y_tCT = ybl,计算正负两方向预设频偏步长step4的频偏点量值,左侧频偏点Wlrft = wcenter-step4对应的频偏点量值记做yleft,右侧
扁 'ight Wcenter
+ Step4对应的频偏点量值记做yright。根据YlefPyeentel^yright三者的关系，产生后续的执行动作，包括4. I)若y_tCT彡yleft且y_tCT彡yHght，认为当前搜索的中心频偏点即为要寻找的极大值频偏点，退出当前循环判断程序，并记录频偏点wb2 = Wcenter04. 2)若y_te<yieft且y_te)yright，认为极大值频偏点位于当前搜索中心频偏点的左侧。此时修正下次比较的右侧频偏点WHght = w_tOT,修正下次比较的中心频偏点
=Wleft,同时其对应的量值也做相应的修正更新，即Yright = Ycenter > Ycenter = Yleft=产生新的左侧频偏点Wlrft = wcenter-step4,这里的是新的w_tOT，计算新的左侧频偏点对应的量值yleft后，重新进入循环判断，判决yleft、ycenter> Yright三者的关系，产生下次循环动作。4. 3)若y_te)yieft且yc^ta^yright，认为极大值频偏点位于当前搜索中心频偏点的右侧。此时修正下次比较的左侧频偏点Wlrft = w_tOT,修正下次比较的中心频偏点
=Wright,同时其对应的量值也做相应的修正更新，即yleft = Ycenter> Ycenter = yright。产生新的右侧频偏点WHght = Wcenter+step4,计算新的右侧频偏点对应的量值yHght后，重新进入循环判断，判决yleft、y_tCT、yHght三者的关系，产生下次循环动作。为了简化算法，由于此时的Ycenter和yleft已经比较过，可以不再次进行比较。4. 4)若出现yleft、ycenter, yright三者的关系不满足上述三种条件的异常情况，为使用者对程序门限参数初始化设置不合理所致。从4. I)分支成功退出后，记录频偏点Wb2为滑动跟踪阶段B2当前找到的频偏点，也作为下段样本估计的先验参考频偏点。完成搜索或跟踪阶段的频偏点搜索后，对成功估计的频偏点记为Wra (wa2或wb2)对时域数据样本进行频偏补偿，补偿方法如公式。若从当前样本数据中未能成功搜索到频偏点，则按照前次成功估计的结果进行补偿。φη=φη_ι+Μ^--------- (2)Zn=Xn *e~n·--------- (3)本发明实施例还提供一种扫频频偏估计装置，如图8所示，包括控制单元、粗搜索单元、精搜索单元，其中
所述控制单元用于接收样本数据后，判断搜索成功标志是否置位，如果未置位，指示粗搜索单元开始搜索；所述粗搜索单元用于，接收到控制单元的指示后，进行粗搜索，包括在第一扫频边界条件内以第一步长进行扫频搜索，当搜索到量值超过第一门限的频偏点时，记录该频偏点wal和量值yal，将搜索成功标志置位，指示精搜索单元开始搜索；所述精搜索单元用于，接收到粗搜索单元的指示后，进行精搜索，包括在以所述频偏点Wal为中心频偏点的第二扫频边界条件内以第二步长进行扫频搜索，记录第二扫频边界条件内的频偏点的最大量值ya2及相应的频偏点wa2 ;将wa2作为本次估计到的频偏点；所述第一步长大于所述第二步长。其中，所述粗搜索单元还用于在所述粗搜索阶段，如果超过所述第一扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第一门限的频偏点，则清除所述搜索成功标志，退出所述粗搜索。
其中，所述装置还包括抖动跟踪单元和滑动跟踪单元，其中所述控制单元还用于接收样本数据后，如果所述搜索成功标志已置位，则指示所述抖动跟踪单元开始跟踪；所述抖动跟踪单元用于,接收到所述控制单元的指示后,进行抖动跟踪,包括如果跟踪成功标志未置位，则在以前一次精搜索阶段记录的频偏点Wa2为中心频偏点的第三扫频边界条件内以第三步长进行扫频搜索，如果在所述第三扫频边界条件内搜索到量值超过第二门限的频偏点，记录当前的频偏点Wbl和量值ybl，将所述跟踪成功标志置位，并指示所述滑动跟踪单元开始跟踪；所述滑动跟踪单元用于接收到所述抖动跟踪单元的指示后，进行滑动跟踪，包括从频偏点Wbl开始以第四步长左右滑动查找一频偏点，该频偏点满足该频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，其中，频偏点的左频偏点为将该频偏点向左滑动第四步长所得的频偏点，频偏点的右频偏点为将该频偏点向右滑动第四步长所得的频偏点，将查找到的频偏点作为估计到的频偏点，其中，滑动次数不超过指定次数；所述指定次数可根据需要设定，比如，15次；所述第一步长大于所述第三步长，所述第三步长大于所述第四步长。其中，所述抖动跟踪单元还用于如果所述跟踪成功标志已置位，则将前一次滑动跟踪单元估计到的频偏点作为第三扫频边界条件的中心频偏点。其中，所述抖动跟踪单元还用于如果超过所述第三扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第二门限的频偏点，则清除所述跟踪成功标志和所述搜索成功标志，退出所述抖动跟踪。其中，所述第一门限大于所述第二门限。其中，所述从频偏点Wbl开始以第四步长左右滑动查找一频偏点包括以频偏点Wbl作为中央频偏点的初始值，其中如果该中央频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，则将当前中央频偏点作为估计到的频偏点，退出；如果该中央频偏点的量值小于其左频偏点的量值，且大于等于其右频偏点的量值，且滑动次数小于所述指定次数，则将中央频偏点向左滑动所述第四步长得到新的中央频偏点，将该新的中央频偏点的量值与其左频偏点的量值和右频偏点的量值进行比较；如果该中央频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值，且小于其右频偏点的量值，且滑动次数小于所述指定次数，将中央频偏点向右滑动所述第四步长得到新的中央频偏点，将该新的中央频偏点的量值与其左频偏点的量值和右频偏点的量值进行比较；
如果该中央频偏点的量值小于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，则异常退出。本发明实施例是一种应用在DWDM高速光传输系统中，以扫频手段对解调电信号进行频偏估计和消除的较优化的方法，通过合理配置搜索门限和补偿等参数，可以达到显著降低扫频算法的计算量功能，非常易于ASIC硬件实现。经过实验分析和比较，在相同的频偏搜索精度条件下，对于最原始的扫频搜索算法，一般对每段数据样本要进行I万次频偏点的计算。而使用本发明提到的优化扫频方法后，频偏点的计算量在初始搜索阶段就可以降低到几百次左右，在跟踪阶段更是进一步降低到10次以内。计算量需求大大降低，使得算法有了易于ASIC硬件实现的可能性。本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
权利要求
1.一种扫频频偏估计方法，其特征在于，包括 接收样本数据后，如果搜索成功标志未置位，则进入粗搜索阶段，包括在第一扫频边界条件内以第一步长进行扫频搜索，当搜索到量值超过第一门限的频偏点时，记录该频偏点Wal和量值yal，将搜索成功标志置位，进入精搜索阶段； 所述精搜索阶段包括在以所述频偏点Wal为中心频偏点的第二扫频边界条件内以第二步长进行扫频搜索，记录第二扫频边界条件内的频偏点的最大量值ya2及相应的频偏点Wa2 ;将Wa2作为本次估计到的频偏点；所述第一步长大于所述第二步长。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述粗搜索阶段，如果超过所述第一扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第一门限的频偏点，则清除所述搜索成功标志，退出所述粗搜索阶段。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括接收样本数据后，如果搜索成功标志已置位，则进入抖动跟踪阶段，包括如果跟踪成功标志未置位，则在以前一次精搜索阶段记录的频偏点Wa2为中心频偏点的第三扫频边界条件内以第三步长进行扫频搜索，如果在所述第三扫频边界条件内搜索到量值超过第二门限的频偏点，记录当前的频偏点Wbl和量值ybl，将所述跟踪成功标志置位，并进入滑动跟踪阶段； 所述滑动跟踪阶段包括从频偏点wbl开始以第四步长左右滑动查找一频偏点，该频偏点满足该频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，其中，频偏点的左频偏点为将该频偏点向左滑动第四步长所得的频偏点，频偏点的右频偏点为将该频偏点向右滑动第四步长所得的频偏点，将查找到的频偏点作为估计到的频偏点，其中，滑动次数不超过指定次数； 所述第一步长大于所述第三步长，所述第三步长大于所述第四步长。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括所述抖动跟踪阶段中，如果跟踪成功标志已置位，则将前一次滑动跟踪阶段估计到的频偏点作为第三扫频边界条件的中心频偏点。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 在所述抖动跟踪阶段，如果超过所述第三扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第二门限的频偏点，则清除所述跟踪成功标志和所述搜索成功标志，退出所述抖动跟踪阶段。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一门限大于所述第二门限。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从频偏点Wbl开始以第四步长左右滑动查找一频偏点包括 以频偏点Wbl作为中央频偏点的初始值，其中 如果该中央频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，则将当前中央频偏点作为估计到的频偏点，退出； 如果该中央频偏点的量值小于其左频偏点的量值，且大于等于其右频偏点的量值，且滑动次数小于所述指定次数，则将中央频偏点向左滑动所述第四步长得到新的中央频偏点，将该新的中央频偏点的量值与其左频偏点的量值和右频偏点的量值进行比较； 如果该中央频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值，且小于其右频偏点的量值，且滑动次数小于所述指定次数，将中央频偏点向右滑动所述第四步长得到新的中央频偏点，将该新的中央频偏点的量值与其左频偏点的量值和右频偏点的量值进行比较； 如果该中央频偏点的量值小于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，则异常退出。
8.—种扫频频偏估计装置，其特征在于，包括控制单元、粗搜索单元和精搜索单元，其中 所述控制单元用于接收样本数据后，判断搜索成功标志是否置位，如果未置位，指示粗搜索单元开始搜索； 所述粗搜索单元用于，接收到控制单元的指示后，进行粗搜索，包括在第一扫频边界条件内以第一步长进行扫频搜索，当搜索到量值超过第一门限的频偏点时，记录该频偏点wal和量值yal，将搜索成功标志置位，指示精搜索单元开始搜索； 所述精搜索单元用于，接收到粗搜索单元的指示后，进行精搜索，包括在以所述频偏点Wal为中心频偏点的第二扫频边界条件内以第二步长进行扫频搜索，记录第二扫频边界条件内的频偏点的最大量值Ia2及相应的频偏点Wa2 ;将Wa2作为本次估计到的频偏点；所述第一步长大于所述第二步长。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述粗搜索单元还用于在所述粗搜索阶段，如果超过所述第一扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第一门限的频偏点，则清除所述搜索成功标志，退出所述粗搜索。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括抖动跟踪单元和滑动跟踪单元，其中 所述控制单元还用于接收样本数据后，如果所述搜索成功标志已置位，则指示所述抖动跟踪单元开始跟踪； 所述抖动跟踪单元用于，接收到所述控制单元的指示后，进行抖动跟踪，包括如果跟踪成功标志未置位，则在以前一次精搜索阶段记录的频偏点Wa2为中心频偏点的第三扫频边界条件内以第三步长进行扫频搜索，如果在所述第三扫频边界条件内搜索到量值超过第二门限的频偏点，记录当前的频偏点Wbl和量值ybl，将所述跟踪成功标志置位，并指示所述滑动跟踪单元开始跟踪； 所述滑动跟踪单元用于接收到所述抖动跟踪单元的指示后，进行滑动跟踪，包括从频偏点Wbl开始以第四步长左右滑动查找一频偏点，该频偏点满足该频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，其中，频偏点的左频偏点为将该频偏点向左滑动第四步长所得的频偏点，频偏点的右频偏点为将该频偏点向右滑动第四步长所得的频偏点，将查找到的频偏点作为估计到的频偏点，其中，滑动次数不超过指定次数； 所述第一步长大于所述第三步长，所述第三步长大于所述第四步长。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述抖动跟踪单元还用于如果所述跟踪成功标志已置位，则将前一次滑动跟踪单元估计到的频偏点作为第三扫频边界条件的中心频偏点。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述抖动跟踪单元还用于如果超过所述第三扫频边界条件后，还未搜索到量值大于所述第二门限的频偏点，则清除所述跟踪成功标志和所述搜索成功标志,退出所述抖动跟踪。
13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一门限大于所述第二门限。
14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述滑动跟踪单元从频偏点Wbl开始以第四步长左右滑动查找一频偏点包括 以频偏点Wbl作为中央频偏点的初始值，其中 如果该中央频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，则将当前中央频偏点作为估计到的频偏点，退出； 如果该中央频偏点的量值小于其左频偏点的量值，且大于等于其右频偏点的量值，且滑动 次数小于所述指定次数，则将中央频偏点向左滑动所述第四步长得到新的中央频偏点，将该新的中央频偏点的量值与其左频偏点的量值和右频偏点的量值进行比较； 如果该中央频偏点的量值大于等于其左频偏点的量值，且小于其右频偏点的量值，且滑动次数小于所述指定次数，将中央频偏点向右滑动所述第四步长得到新的中央频偏点，将该新的中央频偏点的量值与其左频偏点的量值和右频偏点的量值进行比较； 如果该中央频偏点的量值小于其左频偏点的量值和右频偏点的量值，则异常退出。
全文摘要
本发明提供一种扫频频偏估计方法，包括接收样本数据后，如果搜索成功标志未置位，则进入粗搜索阶段，包括在第一扫频边界条件内以第一步长进行扫频搜索，当搜索到量值超过第一门限的频偏点时，记录该频偏点wa1和量值ya1，将搜索成功标志置位，进入精搜索阶段在以频偏点wa1为中心频偏点的第二扫频边界条件内以第二步长进行扫频搜索，记录频偏点的最大量值ya2及相应的频偏点wa2；将wa2作为本次估计到的频偏点；第一步长大于第二步长。本发明还提供一种扫频频偏估计装置。本发明可以降低运算量。
文档编号H04L27/227GK102801479SQ20121028864
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者黄萌, 周伟勤 申请人:中兴通讯股份有限公司