頻率偏移估計裝置、接收裝置、頻率偏移估計方法及接收方法
【專利說明】頻率偏移估計裝置、接收裝置、頻率偏移估計方法及接收方 法
[0001] 本申請是母案為如下申請的分案申請： 【申請?zhí)枴?01180028973. 0 申請日：2011年6月17日 發(fā)明名稱：頻率偏移估計裝置、接收裝置、頻率偏移估計方法及接收方法。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及數(shù)字相干光接收機及無線通信接收機中的頻率偏移估計裝置、接收裝 置、頻率偏移估計方法及接收方法。
[0003] 本申請基于2010年6月17日向日本申請的特愿2010 - 138402號專利申請及 2010年11月10日向日本申請的特愿2010 - 251868號專利申請主張優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容 編入本申請。
【背景技術(shù)】
[0004] 在光通信的領(lǐng)域中，組合了使頻率利用效率顯著提高的同步檢波方式和數(shù)字信號 處理的數(shù)字相干通信系統(tǒng)一直倍受關(guān)注。眾所周知，當與通過直接檢波構(gòu)建的系統(tǒng)進行比 較時，數(shù)字相干通信系統(tǒng)不僅能提高接收靈敏度，而且能通過將發(fā)送信號作為數(shù)字信號進 行接收，補償由光纖傳輸受到的波長色散、偏振模色散所導致的發(fā)送信號的波形失真，正在 研討作為下一代光通信技術(shù)而導入數(shù)字相干通信系統(tǒng)。
[0005] 相干接收機中接收的信號光與局部振蕩光相乘，變換成基帶信號。生成信號光的 載波、局部振蕩光的激光振蕩器難以實現(xiàn)依靠無線通信用的振蕩器中通常使用的相位同步 環(huán)路的頻率穩(wěn)定，并且在發(fā)送機的激光振蕩器的輸出頻率和接收機的激光振蕩器的輸出頻 率之間產(chǎn)生大的頻率偏移。在實際的光通信系統(tǒng)中，頻率偏移達到±5GHz。在相干通信系 統(tǒng)中，由于在載波的相位中載入信息，所以，需要在接收機中估計頻率偏移并進行補償。
[0006] 另外，在無線通信中，基于發(fā)送機和接收機所使用的基準振蕩器的振蕩頻率的誤 差、伴隨發(fā)送機和接收機的移動的多普勒偏移而產(chǎn)生頻率偏移。在該情況下，也需要在接收 機中估計頻率偏移并進行補償。
[0007] 在現(xiàn)有的頻率偏移的估計中，存在使用已知的導頻符號的方法(參照非專利文獻 1)。但是，該方法中存在如下缺點，即，對發(fā)送信號附加無助于信息傳輸?shù)囊阎膶ьl符號 導致的傳輸速度的降低、需要用于檢測已知的導頻符號的電路、步驟。
[0008] 另一方面，在不需要已知的導頻符號的頻率偏移估計方法中，已知有利用1符號 周期的符號的相位變化信息的相位增加算法(參照非專利文獻2)、利用頻譜的方法(參照非 專利文獻3)。
[0009] 圖17是表示對M - PSK (M - Phase Shift Keying)調(diào)制信號使用相位增加算法 的現(xiàn)有的頻率偏移估計裝置的構(gòu)成例的方框圖。圖17所示的頻率偏移估計裝置具備：1符 號延遲部101、復共軛部102、乘法部103、M次方部104、加法部105、相位檢測部106。
[0010] 輸入信號I+jQ是以規(guī)定的采樣頻率預先采樣接收信號的復信號。該輸入信號被 二分支，被分支的一個信號通過1符號延遲部101及復共軛部102,并與被分支的另一個信 號在乘法部103相乘，成為有1符號間的相位變化信息的復信號。通過將該復信號在M次 方部104進行M (正整數(shù)）次方，除掉由數(shù)據(jù)的調(diào)制引起的相位變化。通過將除掉了該相位 變化的信號在加法部105遍及N (正整數(shù))符號進行相加，來執(zhí)行與相位相關(guān)的平均化，除掉 瞬間的變化。在相位檢測部106從該相加后的信號取出相位，進一步通過M次方部104的 M次方的運算，使成為1符號間的相位變化的M倍的相位變?yōu)?/M倍。其結(jié)果，得到由頻率 偏移產(chǎn)生的1符號間的相位變化A 0。頻率偏移估計值Af通過下式算出。但是，在該式 子中，Rs為符號率。
[0011] [式 1]
【主權(quán)項】
1. 一種頻率偏移估計裝置，估計接收信號的載波頻率與局部振蕩器的輸出信號的頻率 的差，具備： 頻率偏移粗略估計部，其從由W規(guī)定的采樣頻率預先采樣的兩個偏振波構(gòu)成的接收信 號的頻譜，估計頻率偏移； 頻率偏移精確估計部，其對所述接收信號或補償了所述接收信號的色散的信號，具有 周期性的頻率偏移估計特性； 頻率不確定性消除控制部，其基于由所述頻率偏移粗略估計部估計的所述頻率偏移的 值，消除由所述頻率偏移精確估計部估計的頻率偏移的頻率不確定性，估計所述頻率偏移。
2. 如權(quán)利要求1所述的頻率偏移估計裝置，其中， 所述頻率偏移精確估計部基于相位增加算法，對所述接收信號或補償了所述接收信號 的色散的信號，估計所述頻率偏移。
3. 如權(quán)利要求1所述的頻率偏移估計裝置，其中， 所述頻率偏移精確估計部，在將所述接收信號的無頻率偏移的星座圖上的信號點所具 有的旋轉(zhuǎn)對稱性定義為2n / W的情況下，將所述接收信號中的所述兩個偏振波分別進行 W次方之后，變換成頻譜，對該變換結(jié)果進行絕對值或絕對值的次方運算，將該兩個偏振波 的頻譜相加，或選擇峰值較大一方的偏振波的頻譜，并且，對由N符號構(gòu)成的峽的頻譜進行 U峽的相加或平均化，檢測該運算結(jié)果成為最大值的頻率，其中，W為正整數(shù)，N為正整數(shù)，U 為正整數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的頻率偏移估計裝置，其中， 所述頻率不確定性消除控制部，在消除所述頻率不確定性，估計所述頻率偏移時， 基于由所述頻率偏移精確估計部估計的所述頻率偏移，算出包含所述頻率不確定性的 成為所述頻率偏移的候補的頻率， 將頻率軸上成為相鄰的所述頻率偏移的候補的頻率的中點作為相鄰的所述頻率偏移 的候補的邊界， 從所述頻率軸上基于所述邊界的區(qū)域中，選擇由所述頻率偏移粗略估計部估計的包含 所述值的區(qū)域， 并將所述選擇的區(qū)域所包含的成為所述頻率偏移的候補的頻率作為所述頻率偏移的 估計值進行選擇。
5. 如權(quán)利要求1所述的頻率偏移估計裝置，其中， 所述頻率偏移粗略估計部具備： 頻域