[發明專利]一種相干光OFDM系統中結合DF算法和LCSC算法的相位噪聲補償方法

有效

• 申請號: 201910535752.0
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110278039B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 袁建國;南蜀崇;劉書涵;彭云;趙鑫鑫;袁江;辛雪琪
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61;H04L27/26
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種結合判決反饋DF算法和線性組合自消除LCSC算法的相位噪聲補償方法，其特征在于：在該方法中，首先在發送端運用基于LCSC算法編碼子載波信息，然后在接收端運用LCSC算法對應解碼獲得解調信息和子載波間干擾ICI的相關信息；

其中，線性組合方法采用將相鄰兩組數據通過LCSC算法編碼為相鄰三個子載波；然后利用導頻信息，通過改進的DF算法獲得最終補償信號；并且，改進的DF算法通過接收端LCSC算法的冗余信息替代ICI功率值；

首先在發送端運用線性組合，將相鄰兩組數據經LCSC算法編碼為相鄰三個子載波；

LCSC算法在發送端對子載波進行的數據轉換表示為：

其中，k＝0，1,2,...,[N/3-1]，[·]為向下取整，D(2k)為原子載波信號，X(3k)為自消調制后的子載波信號，N為線性組合自消解調后的子載波數，剩余子載波置零；考慮ICI相位噪聲的存在，CO-OFDM系統的接收信號表示為：

其中，Y(m)表示接收到的第m子載波的信號，X(l)表示發送的信號，W(m)表示高斯白噪聲信道對信號的干擾，S(n-m)是ICI系數，它表示第l個子載波的數據對第m個子載波數據造成的干擾，有l,m＝0，1,2,...,N-1；在接收端對每三個子載波為一組進行自消解調，則第3k,3k+1,3k+2個子載波表示為：

推導出線性組合自消解調如式(6)、(7)所示；

線性組合自消解調后的ICI系數寫為式(8)；

S'(3l-3k)較S(n-m)有提高；自消解調信號中殘余了部分對應組合的子載波數據，帶來少量的誤差，當相位噪聲較大時，其影響忽略不計；該LCSC算法能改善相位噪聲性能，且較相鄰取反SC算法，提高子載波利用率；

在接收端，利用LS算法得到Q_P(0)的估計值為：

其中(·)^*為共軛運算，S_p為導頻信號，H(k)在信道估計中由訓練序列進行估值，設已進行正確信道估計過程；

當相位噪聲較嚴重時，OFDM符號受影響較嚴重，考慮ICI相位噪聲的影響；根據MMSE準則，頻域均衡系數表示如式(10)：

式(10)中，E_x為發送信號的平均功率；為信道噪聲功率；由虛擬子載波進行估值，計算如式(11)：

式(11)中，N_N，S_N分別表示虛擬子載波數目與所有虛擬子載波的集合；

虛擬子載波由式(12)代替：

其中，D(2k)、D(2k+1)的系數消去S(0)且其他項相減而趨近于0；獲得的ICI'(k)能有效代替原需虛擬子載波獲取的數據，從而提高部分導頻利用率；根據MMSE準則求得的頻域均衡系數如式(13)：

根據公式(13)獲得的改進的頻域均衡系數，獲得補償后的信號：

為提高相位噪聲補償算法中對Q(0)估值精確性；判決反饋算法的計算過程如下：先用導頻符號對Q(0)進行估值，然后利用此估計值校對數據子載波進行校正，從而一定程度上改善系統性能；然后利用校正后的數據子載波對Q(0)做進一步的估計；采用導頻符號對數據子載波校正后，對校正后的數據子載波進行判決，根據式(14)對判決后的數據進行二次估值得到Q_D(0)，最后根據兩次估值數據進行優化，得出最終的并對數據子載波進行重新校正；

根據Q_P(0)和Q_D(0)，進行優化計算得到最終的估計值；

根據公式(16)獲得最終補償信號：

其中，優化因子p取值為0.05。