[發(fā)明專利]一種基于頻域信道估計的接收端均衡方法和系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103338171A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張帆;鄭楨楠;陳章淵
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04L27/26
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及相干光通信傳輸領(lǐng)域，涉及一種基于頻域信道估計的接收端均衡方法，以及實現(xiàn)該方法的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

基于數(shù)字信號處理技術(shù)的相干通信是長距離光纖通信傳輸系統(tǒng)的重要解決方案。如何克服通信信道損傷是需要解決的重要課題。通信信道損傷使信號的信噪比降低，并且引入了碼間干擾，導(dǎo)致了誤碼的產(chǎn)生。在光纖通信系統(tǒng)中，均衡算法對信道進行估計，并補償信道的線性畸變，以減弱或消除碼間干擾。

目前，均衡算法主要有兩類，一類是時域均衡（TDE），另一類是頻域均衡（FDE）。兩類算法具有相同的均衡效果。

1）時域均衡（TDE）算法。該算法基于訓(xùn)練序列或基于信號的星座圖特性進行信道沖激響應(yīng)估計，在時域?qū)π盘栠M行補償。基于訓(xùn)練序列的信道估計算法較復(fù)雜。基于信號星座圖特性的信道估計算法依賴于調(diào)制格式，調(diào)制格式改變時，算法也需要隨之改變，并且算法效果也不同。由于光纖中存在色散，當色散較大時，均衡算法需要的均衡器抽頭數(shù)較多，導(dǎo)致算法復(fù)雜度較高。

2）頻域均衡（FDE）算法。該算法基于訓(xùn)練序列進行信道傳遞函數(shù)的估計，在頻域?qū)π盘栠M行補償。信道估計算法簡單，當色散較大時，算法復(fù)雜度仍然較低。但是該算法需要對信號插入循環(huán)前綴/后綴，這會造成一定的信號速率開銷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種簡單有效的基于頻域信道估計的接收端均衡方法，以及實現(xiàn)該方法的系統(tǒng)，能夠在光纖色散較小或色散由其他算法補償?shù)那樾蜗拢行У剡M行相位噪聲補償。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于頻域信道估計的均衡方法，包括以下步驟：

第一步：在發(fā)射端信號中插入具有平坦的頻譜特性的訓(xùn)練序列；

第二步：在接收端用快速傅里葉變換（FFT）將接收的訓(xùn)練序列變換到頻域，通過與該訓(xùn)練序列對應(yīng)的理想頻譜（即理論上序列的頻譜）相除得到信道的傳遞函數(shù)，然后取該傳遞函數(shù)的倒數(shù)并將其用快速傅里葉反變換（IFFT）變換到時域，得到時域濾波器抽頭系數(shù)；

第三步：利用得到的時域濾波器抽頭系數(shù)在時域?qū)?shù)據(jù)信號進行濾波，實現(xiàn)信號均衡。

優(yōu)選地，所述訓(xùn)練序列為M序列或chu序列。

進一步地，所述發(fā)射端在所述訓(xùn)練序列中加入循環(huán)前綴/后綴以消除碼間串擾；所述接收端先移除接收到的訓(xùn)練序列中的循環(huán)前綴/后綴，然后進行所述快速傅里葉變換。

進一步地，所述接收端對由發(fā)射端接收的信號首先進行前端數(shù)據(jù)處理，包括色散粗補償、載波頻率恢復(fù)、接收匹配濾波和數(shù)字同步；并在步驟3）之后進行后端數(shù)據(jù)處理，包括載波相位恢復(fù)。

進一步地，在發(fā)射端的信號成幀傳輸，每一幀的幀結(jié)構(gòu)包含兩個偏振方向，每個偏振方向均包含訓(xùn)練序列與數(shù)據(jù)信號，訓(xùn)練序列由成對的部分組成，標記為t₁和t₂，在時間上交替排列，并且：

t1=tx0,t2=0ty,tx=ty,]]>

其中t_x和t_y為M序列或chu序列，“0”表示長度與chu序列等長的數(shù)值為0的序列。

更進一步地，訓(xùn)練序列長度的選擇由信道載波頻率偏移和相位的飄移程度決定；訓(xùn)練序列個數(shù)的選擇由信道中自發(fā)輻射噪聲強度決定；數(shù)據(jù)信號長度的選擇由信道傳遞函數(shù)的飄變程度決定。