[發明專利]光OFDM系統中基于訓練序列和循環前綴（CP）的自適應信道估計方法

無效

• 申請號: 201010034537.1
• 申請日: 2010-01-22
• 公開（公告）號: CN101741804A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 喬耀軍;王戰勝;紀越峰
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L25/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光正交頻分復用(OFDM)系統中一種新型的基于訓練序列和循環前綴(CP)的自適應信道估計方法，屬于光纖通信系統的范疇。

背景技術

自20世紀90年代中期開始，Internet商業化的巨大成功促使數據通信業務量一直保持以兩位數甚至三位數的速度高速增長，并且隨著網絡中一些新數據業務的不斷發展和成熟(例如：IPTV業務，視頻點播VOD業務等)，可以預期網絡流量的這種增長速度還將繼續持續下去。不斷發展的數據通信業務帶來的是對傳輸容量和傳輸帶寬需求的不斷增加，現存的SDH網絡急需升級，下一代光網絡呼之欲出。目前對于單信道光傳輸系統的速率要求已從10Gbit/s提高至40Gbit/s、100Gbit/s，甚至更高。眾所周知，將傳統的10Gbit/s傳輸系統提高到40Gbit/s或100Gbit/s，將會面臨很多挑戰：1)在傳統10Gbit/s傳輸系統中，主要采用的是強度調制-直接檢測方案(IM-DD)，當采用此方案來傳輸40或100Gbit/s的數據時，其頻譜寬度變大，色度色散容忍度變為原來的1/16或1/100，PMD容忍度變為原來的1/4或1/10，系統非線性容忍度也急劇降低；2)由于速率提高，電子器件和電路的設計開發難度加大，光器件的要求也會相應提高，這都將使得系統的成本急劇上升；3)由于頻譜變寬，原有的DWDM系統開始飽和，可用信道數目越來越少。為了解決上述問題，將無線通信中已有的先進技術引入到光通信領域成為目前實現高速光傳輸的研究熱點和方向。光正交頻分復用(O-OFDM)系統正是基于此目的而提出來的。

OFDM技術是一種多載波調制(MCM)技術，是在無線通信中被IEEE?802.11G、數字音頻廣播(DAB)、IEEE?802.16等標準廣泛采用的高速傳輸技術，是目前已知的頻譜利用率最高的一種調制技術。它基本原理是：將高速的串行數據流分解成若干并行的低速的子數據流同時傳輸；且在頻域上可描述為：在頻域內將給定信道劃分成許多正交的且相互重疊的子信道，在每個子信道上使用單個子載波進行調制，各子信道載波間互相正交，并行傳輸。

如果將OFDM技術引入到高速光纖通信系統中，由于其基本原理和本質特性，將會給高速傳輸系統帶來很多的優點：1)較強的抗色度色散和抗偏振模色散的能力；2)較高的頻譜利用率；3)在OFDM發射接收機端，信號處理實現比較簡單，調制過程可以用反快速傅里葉變換(IFFT)，解調可以用快速傅里葉變換(FFT)完成；4)OFDM系統的信道均衡比較簡單，往往只需要一個抽頭系數的均衡器即可。這幾點剛好克服了在傳統10Gbit/s系統中傳輸100Gbit/s或更高速數據時所產生的上述主要限制條件，所以光OFDM技術可望在下一代高速光通信系統中占據重要地位。

目前基于OFDM的高速光傳輸系統主要包括兩種實現方法：相干檢測OFDM系統(CO-OFDM)和直接檢測OFDM系統(DD-OFDM)。CO-OFDM是指在接收端采用本振激光器進行相干平衡檢測，DD-OFDM是指在接收端采用單個光電檢測器進行直接檢測。單就從基本原理來看，使用CO-OFDM和DD-OFDM是相似的。但CO-OFDM系統，能更有效地抑制色散、偏振模色散，同時也可以采用更高階調制方案，均衡方法比較多，是目前一個主要的研究熱點。相比之下，DD-OFDM系統結構簡單、性價比較高。這里主要分析的是基于CO-OFDM系統，但本發明提出的自適應信道估計方法同樣適用于DD-OFDM系統。

正如前所述，高速光傳輸系統的信道估計是一個主要的限制因素。當傳輸信號的頻譜越寬、傳輸距離越長時，光纖信道對其影響就越大。這就需要有效的信道估計方法，實時準確地跟蹤信道的變化。光OFDM系統，當速率達到40bit/s或100Gbit/s時，系統對光纖的色散(CD)、偏振模色散(PMD)、非線性等因素非常敏感，在接收端急需有效的信道估計方法來補償信道引起的系統損傷。在光OFDM系統中，目前存在的信道估計方法主要包括兩種：

1)盲信道估計，在接收端利用接收信號的統計特性進行信道估計，這種方法需要大量的數據。

2)非盲信道估計，發射端發送的部分數據對接收端是已知的，這種方法可以分成兩種：數據輔助信道估計和直接判決信道估計。

在對現有技術的研究和實踐過程中，本發明的發明人發現現有的光OFDM系統的信道估計方法存在以下缺點：