[發(fā)明專利]一種采用無數(shù)據(jù)輔助頻偏估計算法的光OFDM系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106788734B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 張明俠;李隆勝;畢美華;忻海云;加偉康;何浩;胡衛(wèi)生
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04B10/516;H04B10/548;H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

一種采用無數(shù)據(jù)輔助頻偏估計算法的光OFDM系統(tǒng)，包括：OFDM發(fā)送端、上變頻、DAC、光調(diào)制、光纖傳輸、可變光衰減器、光探測器、ADC、OFDM接收端，OFDM發(fā)送端實現(xiàn)基帶OFDM信號的產(chǎn)生；OFDM接收端包括下變頻、頻偏估計、再下變頻、信道估計和基帶頻偏補償，頻偏估計將下變頻后的基帶OFDM時域信號除以其絕對值，得到含符號位影響的頻偏因子，將含符號位影響的頻偏因子取平方消除符號位影響，得到2倍頻的頻偏因子，通過求頻偏因子的自相關函數(shù)消除噪聲影響，求自相關函數(shù)的相角取平均得到頻偏估計子，最后通過調(diào)整采樣頻率，再下變頻消除上下變頻頻偏的包絡，之后進行信道估計和頻偏補償。本發(fā)明是無數(shù)據(jù)輔助來估計頻偏，故提高了數(shù)據(jù)利用率。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于估計補償由于采樣時鐘頻率頻差帶來的對OFDM信號基帶及下變頻的影響的光OFDM系統(tǒng)。

背景技術

為了支持快速出現(xiàn)的帶寬需求的多媒體服務，如高清電視，在線游戲等，需要光接入網(wǎng)絡的傳輸容量增加。光正交頻分復用(OOFDM)被認為是一個有希望的下一代無源光網(wǎng)絡(PON)的候選技術。其固有的優(yōu)點包括例如豐富的數(shù)字信號處理(DSP)實現(xiàn)、高頻譜效率和靈活的動態(tài)帶寬分配。同時，具有強度調(diào)制和直接檢測(IMDD)的OOFDM系統(tǒng)，由于其低DSP而在訪問場景中引起了很多關注，復雜性、穩(wěn)定性能和低成本得到廣泛應用，同時相干光OFDM(COOFDM)系統(tǒng)能夠很好地適應現(xiàn)代化的通信要求，構建出的大容量、高速率、低成本和高質(zhì)量的通信系統(tǒng)也受到廣泛應用。但是，IMDD OOFDM系統(tǒng)和相干光OFDM(COOFDM)系統(tǒng)對采樣頻率同步誤差特別敏感。偏移量在解調(diào)過程期間OFDM符號的正確起始點導致符號間干擾和相位旋轉，并且降低系統(tǒng)誤比特率(BER)性能和誤差向量幅度(EVM)。另外，在無線前傳進行模擬大容量數(shù)據(jù)傳輸時，由于采用OFDM調(diào)制，經(jīng)數(shù)字上變頻調(diào)到中頻，必然會受到采樣頻率不匹配導致性能嚴重下降。

光OFDM通信系統(tǒng)在發(fā)射機和接收機要用到數(shù)字到模擬轉換(Digital-to-AnalogConverter,DAC)和模擬到數(shù)字轉換器(Analog-to-Digital Converter,ADC)，實現(xiàn)數(shù)模轉換及數(shù)字上下變頻，實現(xiàn)頻譜搬移。在光OFDM系統(tǒng)的發(fā)射機中經(jīng)IFFT調(diào)制后的數(shù)字OFDM信號，經(jīng)過數(shù)字上變頻搬移到中頻，再經(jīng)過DAC轉換成模擬OFDM信號。在接收端通過模數(shù)轉換器ADC將模擬信號轉換成數(shù)字信號，在經(jīng)過數(shù)字下變頻將中頻信號轉換成基帶信號，輸入到FFT中進行解調(diào)。由于ADC和DAC的時鐘不可能完全同步，將導致下變頻之后OFDM基帶信號中有余弦包絡，F(xiàn)FT解調(diào)后，將導致信道間干擾(Inter-Carrier Interference,ICI)、幅度變化和經(jīng)過FFT過后子載波的相位旋轉，從而嚴重影響系統(tǒng)的性能，因此需要對采樣的時鐘進行同步。

經(jīng)前期調(diào)研，上海大學Zhen Zhang等在Optics Express期刊發(fā)表的用于光IMDDOFDM系統(tǒng)的低復雜度的符號同步及采樣頻差估計的聯(lián)合估計方法(Low-complexity jointsymbol synchronization and sampling frequency offset estimation scheme foroptical IMDD OFDM systems)，核心想法是估計出發(fā)送端和接收端的采樣點數(shù)差來確定采樣頻差，每隔L個符號插訓練符號，訓練符號一方面來進行符號同步，訓練符號是由BPSK和0構成共軛矩陣經(jīng)IFFT形成的，通過接受信號的符號位與本地訓練符號位進行同或運算得到定時度量以OFDM符號點數(shù)為窗口，取最大定時度量時的點為符號開始點；另一方面通過求定時度量以及早晚門同步器(Early-late gate synchronizers)來定義相位偏移度量，然后通過相位偏移度量來計數(shù)采樣點數(shù)差，然后得到采樣頻差。缺點是該方法估計的準確性直接與訓練符號的個數(shù)有關，當頻偏較大導致采樣點數(shù)差較大時，訓練符號的數(shù)量就要增加，所以會適用過多訓練符號造成數(shù)據(jù)冗余。