[发明专利]基于正交频分复用的光通信中的信道估计

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2011年8月12日提交的、序列号为61/523,234的美国临时专利申请的权利。将前述专利申请的全部内容通过引用合并为本申请的公开内容的一部分。

背景

本专利文档涉及光通信、以及相关设备、系统和技术，包含基于光正交频分复用的光通信。

光正交频分复用（OOFDM）由于其消除光纤色散（CD）和偏振模色散（PMD）的电平衡的潜能，一直被积极地研究。而且，高频谱效率使它对未来高容量信号传输具有吸引力。光OFDM系统大体上可以分成两种类型：相干光OFDM（CO-OFDM）系统和直接检测光OFDM（DDO-OFDM）系统。通常地，CO-OFDM在接收器敏感度、频谱效率和抗偏振模色散的鲁棒性方面展现出比较好的性能。然而，发送器和接收器更加复杂和昂贵。相反地，DDO-OFDM系统实现起来容易得多，并且具有低成本的优点。

发明内容

本文档提供了基于在子载波之间无保护频带的基带双边带（DSB）DDO-OFDM系统中的导频而执行信道估计的光通信系统、设备和方法、以及其他。可以通过改善系统对于SSMI和FF的容忍度的方式来实现本方法。

我们通过实验的方式研究了导频功率分配对于基带直接检测光OFDM系统中的信道估计性能的影响。通过比较五个导频功率分配示例性方案，我们发现了具有首先减小的然后增加的导频功率的导频功率分配方案具有最紧密的和最清楚的集群以及最好的比特误码率（BER）性能。本方案经受频率衰落（FF）引起的最少的功率衰减和子载波至子载波混频干扰SSMI。

附图说明

图1描述了采用QPSK调制方案的IM-DDOOFDM传输系统的实验设置。ECL：外腔激光器，PC：偏振控制器，EDFA：掺铒光纤放大器，ATT：衰减器。(i)：光载波频谱；(ii)：基带光OFDM信号的光频谱；(iii)，(iv)：经50km和100kmSMF传输之后OFDM信号的光频谱。

图2训练序列和导频的配置。

图3A和3B传输之前（A）的和经100kmSMF光纤传输之后（B）的OFDM信号的电频谱。

图4不同导频功率分配方案。

图5A-5E采用方案(i)-(v)的经100kmSMF传输之后的集群。

图6BER对比接收的光功率的曲线。

具体实施方式

传统的DDO-OFDM系统在光载波和OFDM信号之间需要防护频带（FGB）以避免光载波附近的子载波至子载波混频干扰（SSMI）。FGB的存在占用了宝贵的频谱空间，因此减低了用于传输信息的频谱空间。这降低了系统频谱效率。

一种改善系统频谱效率的方法是在消除SSMI的同时去除FGB。本文所述的实现方案中，双边带DSB调制可以用于提供不含有FGB的信号调制。与单边带（SSB）调制相比，DSB不需要IQ外部调制器或其他的尖锐的光带通滤波器（OBF）。使用DSB方案的一个优点是简化了发送器的配置且减低了系统的成本。DSBDDO-OFDM系统可能受光纤色散引起的频率衰落（FF）的影响。许多技术已经被提出并被实验性地演示来克服这些问题。曹等人借助于子载波调制、比特交织器（bitinter-leavers）和turbo编码技术提出并演示了不含有FGB的高光频谱效率DDO-OFDM系统。

本文档提出了一种基于无FGB的基带DSBDDO-OFDM系统中的导频进行信道估计的新方法。可以通过改善系统对于SSMI和FF的容忍度来实现本方法。

信道估计是光OFDM系统中的重要的程序。通过信道估计可以获得光纤传输链路对于传输的信号的物理影响，并且可以使用后续的信道均衡来恢复信号。

通过各种光学和电气部件以及光纤传输之后，系统中的例如SSMI和FF的减损将使OFDM信号质量劣化。处于不同频率处的不同OFDM子载波可能经受不同的失真。因此我们通过几个不同的功率分配方案设置导频以研究导频功率分配对于信道估计性能的影响。

在一个方面，提供了基于OFDM的光通信的方法，其包含运行信号发送器以调制激光来产生已调制光，其在光域中运载用于运载通信信息的OFDM子载波，而在OFDM子载波之间无防护频带，以及运载用于在信号接收器处进行信道估计的导频子载波，每个导频子载波不含有通信信息。这个方法包含控制导频子载波的光功率以使其随着导频子载波的光频率变化，以便处于高的光频率的导频子载波的光功率不同于处于低的光频率的另一个导频子载波的光功率。