单载波相干光通信系统的相位跳变消除方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数字相干通信技术领域，特别涉及一种单载波相干光通信系统的的相 位跳变消除方法及装置。
【背景技术】
[0002] 为了提高数据传输速率和光谱效率，现代光通信系统中广泛采用相位调制或正交 强度调制技术，接收机采用相位与偏振分集接收的方式可W探测光载波电场的全部信息， 采用数字相干接收技术，通过数字信号处理算法消除偏振串扰，光载波与本振激光器之间 的频偏W及激光器相位噪声的影响等。在对于低阶的调制码型如BPSK，QPSK等倾向于采用 盲的相位恢复算法如M次幕算法，不过盲的相位恢复算法存在相位模糊，还包括相位估计 过程中可能出现的相位跳变问题。相位模糊问题就是初始参考相位不能确定，相位跳变是 使用盲相位估计算法估计的相位出现估计范围大小的相位跳变(例如4次幕方法估计相位 出现的的pi/2相位跳变)。
[0003] 当前解决相位模糊的办法主要是采取发送一段训练序列，通过自相关或互相关的 办法完成同步，然后从该些同步的序列估计出可靠的初始相位。解决相位跳变问题，当前的 方案主要有差分预编码。
[0004] 差分预编码方案，将要发送的信息编码到相邻符号的差分相位中去。对于BPSK码 型信息位0和1对应的是两个绝对相位0和pi,对于QPSK码型信息位00, 01，11和10对应 是pi/4, 3*pi/4, -pi/4, -3*pi/4编码到相邻符号。发送的时候，对于BPSK将两个相邻符号 的相位差编码为0或pi对应于信息位0和1，对于QPSK将两个相邻符号的相位差编码为 pi/4,3*pi/4, -pi/4, -3*pi/4对应于信息位00, 01，11和10。该样在接收端即使估计的载 波相位发生了的相位跳变，只在发生跳变的位置出现两个误码，跳变之后的位置由于通过 相位差得到发送的信息位，并不受绝对相位跳变的影响。
[0005] 差分预编码方案的主要问题在于误码复制问题，在发生跳变的位置出现两个误 码，即使没有发生相位跳变，前一个符号发生判决错误，也会引起后一个符号一起发生误 码。
[0006] 然而对于差分预编码方法，由于存在一定的差分代价，存在难W检测并更正临近 的相位跳变问题。
【发明内容】
[0007](一）解决的技术问题
[0008] 本发明解决的技术问题是；如何避免复杂的步骤来定位发生相位跳变的位置。
[000引仁）技术方案
[0010] 本发明实施例提供了一种单载波相干光通信系统的相位跳变消除方法，包括：
[0011] 接收包括导频符号的数据流，通过检测所述数据流对载波相位进行估计；
[0012] 根据导频符号得到参考载波相位；
[0013] 根据估计得到的所述载波相位和前一个载波相位进行比较，得到解卷绕相位；
[0014] 根据所述解卷绕相位与插值的参考相位进行比较，从而消除相位跳变。
[0015] 优选地，所述通过检测所述数据流对载波相位进行估计，具体包括：
[0016] 对接收到的数字基带信号进行色散补偿、偏振跟踪和偏振模色散补偿；
[0017] 对补偿后的数据进行时钟恢复，并进行数据重采样和同步；
[0018] 对同步后的数据流进行载波频偏和相位噪声的补偿。
[0019] 优选地，所述数据流的峽结构包括周期同步字和导频头；
[0020] 所述对接收到的包括导频符号的数据流进行时钟恢复和同步，具体为利用 Gar化er算法完成时钟恢复，利用周期同步字对接收到的包括导频符号的数据流进行同 步；
[0021] 所述通过检测所述数据流的导频符号对载波相位进行估计，具体包括；利用周期 同步字找到数据流中的导频头，并利用周期同步字完成频偏估计，利用导频头对载波相位 进行估计。
[0022] 优选地，根据下式对进行频偏补偿后的数据流进行相位解卷绕：
[0023]
【主权项】
1. 一种单载波相干光通信系统的相位跳变消除方法，其特征在于，包括： 接收包括导频符号的数据流，通过检测所述数据流对载波相位进行估计； 根据导频符号得到参考载波相位； 根据估计得到的所述载波相位和前一个载波相位进行比较，得到解卷绕相位； 根据所述解卷绕相位与插值的参考相位进行比较，从而消除相位跳变。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过检测所述数据流对载波相位进行 估计，具体包括： 对接收到的数字基带信号进行色散补偿、偏振跟踪和偏振模色散补偿； 对补偿后的数据进行时钟恢复，并进行数据重采样和同步； 对同步后的数据流进行载波频偏和相位噪声的补偿。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数据流的帧结构包括周期同步字和导 频头； 所述对接收到的包括导频符号的数据流进行时钟恢复和同步，具体为利用Gardner算 法完成时钟恢复，利用周期同步字对接收到的包括导频符号的数据流进行同步； 所述通过检测所述数据流的导频符号对载波相位进行估计，具体包括：利用周期同步 字找到数据流中的导频头，并利用周期同步字完成频偏估计，利用导频头对载波相位进行 估计。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据下式对进行频偏补偿后的数据流进行 相位解卷绕：
其中，f (z)为阶梯函数，z代表前后两个符号相位差，rng为载波相位估计的范围，< 为解卷绕相位，^为待解卷绕相位，彳I1为前一个完成解卷绕的相位。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据下式将所述解卷绕相位与插值的参考 相位进行比较：
其中，为中间相位，rng为载波相位估计的范围值，round为一个函数其功能是向最 近的整数取整，thr为一个预定义的门限值，A是插值的参考相位。
6. -种单载波相干光通信系统的相位跳变消除装置，包括发送机和接收机，其特征在 于，所述接收机包括： 接收模块，用于接收包括导频符号的数据流； 估计模块，用于通过检测所述数据流对载波相位进行估计； 获得模块，用于根据导频符号得到参考载波相位； 比较模块，用于根据估计得到的所述载波相位和前一个载波相位进行比较，得到解卷 绕相位，以及根据所述解卷绕相位与插值的参考相位进行比较，从而消除相位跳变。
7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述接收机还包括： 补偿模块，用于对接收到的数字基带信号进行色散补偿、偏振跟踪和偏振模色散补偿， 以及对同步后的数据流进行载波频偏和相位噪声的补偿； 时钟恢复模块，用于对补偿后的数据进行时钟恢复，并进行数据重采样和同步。
8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述数据流的帧结构包括周期同步字和导 频头； 所述时钟恢复模块，用于利用Gardner算法完成时钟恢复，利用周期同步字对接收到 的包括导频符号的数据流进行同步； 所述装置还包括：估计模块； 所述估计模块，用于利用周期同步字找到数据流中的导频头，并利用周期同步字完成 频偏估计，利用导频头对载波相位进行估计。
9. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述补偿模块根据下式对进行频偏补偿后 的数据流进行相位解卷绕和相位噪声的补偿：
JJ 其中，f(z)为阶梯函数，z代表前后两个符号相位差，rng为载波相位估计的范围， 为解卷绕相位，0[为待解卷绕相位，为前一个完成解卷绕的相位。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述比较模块根据下式将所述解卷绕相位 与插值的参考相位进行比较：
其中，为中间相位，rng为载波相位估计的范围值，round为一个函数其功能是向最 近的整数取整，thr为一个预定义的门限值，是插值的参考相位。
【专利摘要】本发明提供一种单载波相干光通信系统的相位跳变消除方法及装置，包括：接收包括导频符号的数据流，通过检测所述数据流对载波相位进行估计，根据导频符号得到参考载波相位；根据估计得到的所述载波相位和前一个载波相位进行比较，得到解卷绕相位；根据所述解卷绕相位与插值的参考相位进行比较，从而消除相位跳变。本发明通过利用估计得到的载波相位与前一个载波相位进行比较，从而对得到的解卷绕相位与插值的参考相位进行比较，从而消除了相位跳变。
【IPC分类】H04L27-227, H04B10-61
【公开号】CN104767702
【申请号】CN201410008715
【发明人】伍剑, 程海全, 李岩, 虞淼, 臧继召
【申请人】北京邮电大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年1月8日