[發(fā)明專利]相干光OFDM系統(tǒng)中一種時(shí)域容積卡爾曼相位噪聲補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910059644.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN109687912B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁建國;南蜀崇;劉書涵;辛雪琪;龐宇;林金朝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/61
• 分類號(hào): H04B10/61;H04L27/26;H04L25/02
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種CO?OFDM系統(tǒng)的相位噪聲補(bǔ)償方案，特別涉及一種新穎時(shí)域容積卡爾曼相位噪聲補(bǔ)償算法方案。在該方案中，首先利用導(dǎo)頻信息，通過擴(kuò)展卡爾曼和線性插值算法補(bǔ)償CPE相位噪聲，對(duì)相位噪聲一階補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)行預(yù)判決，然后將預(yù)判決后的信號(hào)在時(shí)域進(jìn)行次符號(hào)處理。結(jié)合次符號(hào)處理后的時(shí)域信號(hào)，在時(shí)域?qū)ε袥Q后的數(shù)據(jù)進(jìn)行容積卡爾曼相位噪聲補(bǔ)償算法實(shí)現(xiàn)ICI相位噪聲的精細(xì)補(bǔ)償。對(duì)精細(xì)補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代運(yùn)算，從而提高其補(bǔ)償效果。仿真分析表明，在相位噪聲線寬較大時(shí)，本專利的新穎時(shí)域容積卡爾曼算法能有效增強(qiáng)對(duì)ICI相位噪聲的補(bǔ)償效果，改善CO?OFDM系統(tǒng)對(duì)激光器線寬的容忍度，提高系統(tǒng)的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于相干光正交頻分復(fù)用(coherent optical orthogonal frequencydivision multiplexing,CO-OFDM)系統(tǒng)相位噪聲補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新穎時(shí)域容積卡爾曼(Cubature Kalman Filter,CKF)相位噪聲補(bǔ)償方法，該方法主要通過擴(kuò)展卡爾曼(Extended Kalman Filter，EKF)算法和預(yù)處理后的時(shí)域容積卡爾曼算法來實(shí)現(xiàn)對(duì)相位噪聲的補(bǔ)償。

背景技術(shù)

相干光正交頻分復(fù)用(Coherent Optical Orthogonal Frequency-DivisionMultiplexing,CO-OFDM)技術(shù)是一種將正交頻分復(fù)用技術(shù)、光通信系統(tǒng)以及相干檢測相結(jié)合的技術(shù)。它具有高傳輸速率、高抗色散(Chromatic Dispersion,CD)和偏振模色散(Polarization Mode Dispersion,PMD)能力、高頻譜效率以及帶寬資源分配靈活等優(yōu)點(diǎn)，且能夠通過數(shù)字信號(hào)處理以有效補(bǔ)償系統(tǒng)的各種損傷。

相位噪聲會(huì)破壞各子載波間的正交性，降低系統(tǒng)性能，是相干光通信系統(tǒng)中亟待解決的關(guān)鍵問題之一。引起相位噪聲的因素有很多方面，其中激光器線寬是引起相位噪聲的主要影響因素。因而尋找一種有效的相位噪聲補(bǔ)償算法十分必要。相位噪聲在CO-OFDM系統(tǒng)中的影響主要有兩個(gè)方面：由相位噪聲的零階頻譜分量引起的公共相位誤差(CommonPhase Error，CPE)和非零階頻譜分量引起的子載波間干擾(Inter-CarrierInterference，ICI)。為了有效地補(bǔ)償相位噪聲對(duì)CO-OFDM系統(tǒng)所帶來的影響，目前國內(nèi)外的專家學(xué)者針對(duì)相位噪聲提出了諸多解決算法，如EKF相位噪聲補(bǔ)償算法、自適應(yīng)子空間相位噪聲補(bǔ)償算法、ICI自消除算法等。在目前的解決算法中，EKF相位噪聲補(bǔ)償算法是一種有前途的技術(shù)，通過上一采樣點(diǎn)的相位噪聲值和卡爾曼增益獲得下一采樣點(diǎn)的估計(jì)值，可以顯著提高相位噪聲的補(bǔ)償效果且復(fù)雜度較低。但EKF算法由于利用一階泰勒級(jí)數(shù)展開來逼近真實(shí)值，這會(huì)帶來較大的線性化誤差，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的不穩(wěn)定甚至遠(yuǎn)偏離真實(shí)值。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新穎時(shí)域容積卡爾曼相位噪聲補(bǔ)償方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)算法：

(1).首先在接收端，經(jīng)過信道均衡后，信號(hào)輸入到相位噪聲調(diào)制模塊。利用導(dǎo)頻進(jìn)行時(shí)域EKF濾波和線性插值補(bǔ)償CPE相位噪聲。下面運(yùn)用次符號(hào)對(duì)ICI相位噪聲進(jìn)行預(yù)處理，為CKF相位噪聲補(bǔ)償算法做準(zhǔn)備。在ICI相位噪聲預(yù)處理過程中，首先將第一階處理后的信號(hào)進(jìn)行試探性判決，并將處理后的信號(hào)與其試探性判決的結(jié)果在時(shí)域分別劃分為若干個(gè)相同數(shù)量的次符號(hào)，通過對(duì)兩種信號(hào)中相對(duì)應(yīng)的各個(gè)次符號(hào)進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)LS準(zhǔn)則估計(jì)出每個(gè)次符號(hào)中的CPE來補(bǔ)償相位噪聲，從而達(dá)到在時(shí)域劃分次符號(hào)提高相位噪聲的時(shí)域分辨率進(jìn)而對(duì)ICI相位噪聲進(jìn)行預(yù)處理的效果。

對(duì)一階粗補(bǔ)償后的OFDM符號(hào)轉(zhuǎn)化到頻域進(jìn)行試探性判決，預(yù)估出發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)，試探性判決結(jié)果為將一階試探性判決結(jié)果轉(zhuǎn)化為時(shí)域信號(hào)：