【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光通信，尤其是一种相干光通信定时误差估计方法、系统、装置及存储介质。
技术介绍
1、随着互联网和数据通信需求的爆炸性增长，光通信系统因其高带宽、低损耗和抗电磁干扰等优势，成为了现代通信网络的骨干。特别是在高速相干光通信系统中，通过使用先进的调制格式和数字信号处理技术，可以实现超高速的数据传输。相干光通信系统中的相干检测技术能够提供更高的信号检测灵敏度，并且能够对光信号的幅度和相位进行精确测量，这对于实现高速传输和信号质量的提升至关重要。dsp技术在相干光通信系统中扮演着核心角色，它能够对接收到的光信号进行必要的处理，包括符号率估计、载波频率偏移校正、色散补偿和信号的自适应均衡。
2、在光通信系统中，定时误差估计对于信号的准确解调和系统性能至关重要。然而，由于光纤信道中的色散效应(cd)、偏振模色散(pmd)和随机偏振旋转(rsop)等非理想因素，传统的定时误差估计算法在面对这些复杂信道效应时性能受限，对定时误差估计算法的性能有显著影响。这些效应会导致信号的频谱相关性降低，从而影响定时误差的准确估计。为了在实际部署的光通信系统中实现高性能，定时误差估计算法需要具有高度的鲁棒性，能够适应各种信道条件和非理想因素。
3、在高速相干光通信系统中，准确的时钟恢复对于确保数据传输的可靠性至关重要。现有技术中，lee-power timing phase error detector(tped)、square-gardner和4ppd算法是几种被广泛研究的时钟恢复方法。这些算法通过对输入样本序列的功率进行
4、然而，这些算法在色散容忍度方面存在局限性。在执行时钟误差检测(ted)之前，通常需要依赖于静态电子色散补偿(edc)或偏振模色散(pmd)补偿器来降低信道损伤对ted性能的影响。这意味着在色散较大的系统中，这些算法可能无法直接应用，需要先进行信道损伤的预处理。
5、另一类方法是针对nyquist系统的联合算法，它们在时钟恢复前增加了自适应均衡和极化解复用(aepd)模块。这些算法能够有效地补偿信道中的差分群时延(dgd)和符号间干扰(isi)，从而提高系统的整体性能。然而，这些算法通常依赖于训练序列或导频符号，且在抵抗dgd损伤方面，ted算法本身并不具备足够的鲁棒性。例如，基于oqam的数字多频带系统的鲁棒性时钟恢复算法虽然在多频带系统中表现出色，但在单频带系统中可能需要进一步的改进。
6、综上所述，现有相干光通信定时误差估计方法的在处理低滚降因子信号和抵抗信道损伤方面虽然取得了一定的进展，但无法有效地容忍色散和偏振旋转效应，在鲁棒性、适应性和算法复杂度方面仍有需要改进。
7、术语解释：
8、相干光通信(coherent optical communication)：相干光通信是一种先进的光通信技术，它利用激光器作为光源，并通过相干检测技术来提高信号的接收灵敏度和传输质量。在相干光通信系统中，发送端的信号会调制激光器的光载波，而接收端则使用一个与发送端同步的本地激光器进行相干混频，从而检测出传输信号的幅度和相位信息。这种技术显著提高了信号的传输距离和系统容量。
9、色散效应(chromatic dispersion,cd)：色散效应是指在光纤中传输的光信号由于不同波长的光速不同而导致脉冲展宽的现象。色散会使得信号的时域波形失真，影响信号的完整性，从而降低通信系统的性能。色散效应包括材料色散和波导色散，是长距离光纤通信系统中需要重点考虑和补偿的损伤因素之一。
10、奈奎斯特系统(nyquist system)：奈奎斯特系统是指满足奈奎斯特采样定理的信号采样系统。根据奈奎斯特采样定理，为了避免混叠现象，信号的采样频率应至少为信号最高频率的两倍。在光纤通信中，奈奎斯特系统通常指的是能够满足这一条件的数字信号处理系统，它们能够准确地从采样数据中重建原始模拟信号。
11、定时误差估计(timing error estimation)：定时误差估计是指在数字通信系统中，对接收信号的采样时钟与信号实际时钟之间的偏差进行估计的过程。准确的定时误差估计对于信号的同步解调至关重要，它能够确保信号在最佳时刻被采样，从而提高信号解调的准确性和系统的整体性能。
12、dsp技术(digital signal processing technology)：dsp技术是指使用数字电路或计算机对信号进行处理的技术。在光纤通信系统中，dsp技术广泛应用于信号的调制、解调、均衡、色散补偿、定时恢复等关键环节。通过dsp技术，可以实现对信号的高效处理，优化系统性能，提升传输质量。
13、滚降系数(roll-off factor,rof)：滚降系数是描述信号频谱衰减速率的一个参数，用于在数字通信系统中对信号进行滤波以限制其带宽。滚降系数较小的信号具有较慢的衰减边缘，意味着信号的频谱占用更宽；而滚降系数较大的信号则具有较快的衰减边缘，频谱占用较窄。滚降系数的选择会影响系统的传输效率和抗干扰能力。
14、偏振复用(polarization division multiplexing,pdm)：偏振复用是一种提高光纤通信系统容量的技术。它利用光信号的偏振特性，通过在同一根光纤中同时传输两个正交偏振态的信号来实现双倍的数据传输速率。每个偏振态可以独立地携带信息，相当于两个独立的通信信道。偏振复用技术可以与其它复用技术(如波分复用wdm)结合使用，以进一步提高系统的频谱效率和传输容量。
15、偏振态旋转(rotation of state of polarization,rsop)：偏振态旋转描述的是光信号在光纤中传输过程中其偏振态的变化现象。由于光纤的不完美和外部环境因素(如温度、应力等)，光信号的偏振态可能会在传输过程中发生随机旋转。这种旋转会影响信号的质量和相干检测的性能，因此在设计光纤通信系统时需要考虑偏振态旋转的影响，并采取相应的补偿措施。
16、差分群时延(differential group delay,dgd)：差分群时延是指在偏振复用系统中，两个正交偏振态的光信号在光纤中传输时由于双折射现象而产生的不同路径长度所导致的到达时间差异。dgd是偏振模色散(polarization mode dispersion,pmd)的一个表现，它是衡量光纤对不同偏振态信号传输速度差异的指标。dgd会导致信号脉冲展宽，影响信号的完整性和系统的误码率性能。在高速光纤通信系统中，dgd的补偿是确保信号质量的关键技术之一。
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【技术保护点】
1.一种相干光通信定时误差估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种相干光通信定时误差估计方法，其特征在于，所述对所述第一离散数字信号和所述第二离散数字信号进行匹配滤波和重采样，得到第一信号频谱和第二信号频谱，其具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种相干光通信定时误差估计方法，其特征在于，所述对所述第一信号频谱和所述第二信号频谱进行色散扫描，根据最大时钟调估计信道色散参数，并根据所述信道色散参数对所述第一信号频谱和所述第二信号频谱进行色散效应补偿，得到第一偏振信号和第二偏振信号，具体包括：
4.根据权利要求2所述的一种相干光通信定时误差估计方法，其特征在于，所述根据所述第三偏振信号和所述第四偏振信号确定第一CAF矩阵，其具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种相干光通信定时误差估计方法，其特征在于，所述根据所述第一偏振信号和所述第二偏振信号计算高阶循环统计量的目标CAF矩阵，其具体包括：
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种相干光通信定时误差估计方法，其特征在于，所述确定根据所述目标CAF矩
7.一种相干光通信定时误差估计系统，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的一种相干光通信定时误差估计系统，其特征在于，所述色散扫描模块包括：
9.一种相干光通信定时误差估计装置，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1至6中任一项所述的一种相干光通信定时误差估计方法。
...【技术特征摘要】
1.一种相干光通信定时误差估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种相干光通信定时误差估计方法，其特征在于，所述对所述第一离散数字信号和所述第二离散数字信号进行匹配滤波和重采样，得到第一信号频谱和第二信号频谱，其具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种相干光通信定时误差估计方法，其特征在于，所述对所述第一信号频谱和所述第二信号频谱进行色散扫描，根据最大时钟调估计信道色散参数，并根据所述信道色散参数对所述第一信号频谱和所述第二信号频谱进行色散效应补偿，得到第一偏振信号和第二偏振信号，具体包括：
4.根据权利要求2所述的一种相干光通信定时误差估计方法，其特征在于，所述根据所述第三偏振信号和所述第四偏振信号确定第一caf矩阵，其具体包括：
5.根据权利要求...
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