一种基于三次样条插值的载波相位估计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115913851A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211554908.8(22)申请日2022.12.06(71)申请人南宁师范大学地址530001广西壮族自治区南宁市明秀东路175号(72)发明人李传起陈睿周省邦陈东曾倩刘志强崔冰琪(74)专利代理机构桂林文必达专利代理事务所(特殊普通合伙)45134专利代理师白洪(51)Int.Cl.H04L27/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称一种基于三次样条插值的载波相位估计方法(57)摘要本发明涉及相干光通信技术领域，具体涉及一种基于三次样条插值的载波相位估计方法，采用三次样条插值的手段，进行第二级的细估计，克服了BPS算法采用大量测试相位的算法复杂度，结合样条函数的快速实现，具备优化复杂度、高精度的补偿效果；同时三次样条插值具有分段插值的特点，收敛性好、插值曲线具有良好的光滑性，插值曲线要求经过所有的数据点，能够更好的构建插值相位与欧氏距离之间的曲线关系；本发明先使用了BPS算法计算出少量测试相位所对应的平均欧式距离，然后通过三次样条插值的方法插值出贴近真实的插值相位与平均欧式距离的关系曲线，找寻曲线的极小值点所对应的插值相位值即为最优补偿相位值。CN115913851ACN115913851A权利要求书1/2页1.一种基于三次样条插值的载波相位估计方法，其特征在于，包括下列步骤：接收输入信号，获得载波相位补偿的信号r(k)；利用BPS算法，在减少测试相位的前提下，对信号r(k)进行粗相位估计；基于粗相位估计，利用三次样条插值构建关系曲线估计最佳补偿相位。2.如权利要求1所述的基于三次样条插值的载波相位估计方法，其特征在于，所述载波相位补偿的信号r(k)是将经过相干接收的信号，通过DSP算法的处理，完全均衡和极化解复用后获得，具体表示为：其中，k表示第k次抽样，θs(k)为调制相位信息，θn(k)表示相位噪声的抽样值，R表示为平衡探测器的光电二极管检测灵敏度，Pr和PLO分别表示接收到的光信号的功率和本振激光的光功率，n(k)表示为光放大器ASE噪声引起的加性噪声。3.如权利要求1所述的基于三次样条插值的载波相位估计方法，其特征在于，利用BPS算法，在减少测试相位的前提下，对信号r(k)进行粗相位估计的过程，包括下列步骤：将B个测试旋转θb应用于接收信号r(k)；旋转的符号随后被应用于最小距离运算符，并且计算判决操作之前和之2后的符号之间的平方距离|db(k)|；增加了相同测试相位旋转的2N个连续符号的二次距离，记为mb(k)；选择最小化mb(k)的θb(k)作为估计相位4.如权利要求1所述的基于三次样条插值的载波相位估计方法，其特征在于，基于粗相位估计，利用三次样条插值构建关系曲线估计最佳补偿相位的过程，包括下列步骤：利用BPS算法，得到测试相位所对应的平均欧式距离；利用三次样条插值出插值相位与平均欧式距离的关系曲线；通过设置边界条件，利用追赶法快速生成插值函数，即获得插值的插值相位与平均欧式距离的关系曲线，利用比较器得到最小平均欧式距离所对应的插值相位值，即为最佳的补偿相位值。5.如权利要求1所述的基于三次样条插值的载波相位估计方法，其特征在于，三次样条插值的函数定义如下：在给定的区间Δ＝[a,b]，其内有n+1个插值点满足(a＝x0＜x1＜...＜xn‑1＜xn＝b)，若插值函数g(x)满足以下条件，则称g(x)是对应于区间Δ上的三次样条插值函数。6.如权利要求5所述的基于三次样条插值的载波相位估计方法，其特征在于，所述三次样条插值函数的方程组表示如下：g(x)在每个子区间[xj,xj+1](j＝0,1,...,n)，g(x)＝gj(x)都是一个三次方程，具体的三次多项式如下所示：2CN115913851A权利要求书2/2页其中，满足插值的条件，即g(xj)＝yj(j＝0,1,...,n)；插值曲线光滑即g(x)及其导函数g'(x)、g”(x)在区间Δ＝[a,b]上连续。3CN115913851A说明书1/6页一种基于三次样条插值的载波相位估计方法技术领域[0001]本发明涉及相干光通信技术领域，具体涉及一种基于三次样条插值的载波相位估计方法。背景技术[0002]数据的传播促进了人类社会的多元化发展，与此同时数据业务量的需求呈指数式增长，随着ADC的有效使用，相干探测与DSP技术的高效结合，利用相干光通信的传输技术可以实现极高的频谱利用率以及灵敏度。其中利用M元正交幅度调制格式(M‑QAM)在不增加信道带宽和符号率的前提下，具有较高的频谱效率。然而，对于高阶M‑QAM由于星座点之间的欧几里得距离减少，对激光相位噪声的容忍度降低，虽然现今激光器的线宽