[发明专利]一种基于非判决辅助的次符号光相位噪声抑制方法

说明书

本发明公开了一种在相干光正交频分复用系统中基于非判决辅助的低复杂度时域次符号光相位噪声抑制方法。首先，将接收到的时域信号进行切块处理，以获取零填充后的次符号向量；其次，利用特殊设计的周期性梳状导频的特性，以无需乘法运算的方式获得观测矩阵，同时，提取出离线存储的基于导频的向量；然后，根据已经获得的观测矩阵和基于导频的向量，利用最小二乘法估计出次符号相位噪声向量，并对光相位噪声进行补偿；最后，将已完成相位噪声补偿的信号变换到频域进行信道均衡，对均衡后的信号进行判决输出。本发明方法复杂度低，实用性强，能有效降低系统对激光器光源线宽的要求，提高系统对光相位噪声的容忍度。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，特别涉及相干光正交频分复用系统中的一种基于非判决辅助的次符号光相位噪声抑制方法。

背景技术

相比于单载波相干光通信技术，相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统能够实现高光谱效率、灵活的频谱分配、高效的信道均衡，是下一代弹性光网络中的重要物理层技术之一。但是CO-OFDM系统的一个主要缺陷是对光相位噪声极为敏感。光相位噪声对CO-OFDM系统的影响包括两个部分：共同相位噪声(CPE)和子载波间的干扰(ICI)。目前大多数低复杂度的相位噪声估计方案都只考虑CPE部分的影响，而把ICI部分当作高斯白噪声来处理。当相位噪声比较大时，未补偿的ICI分量会对系统性能产生极大的劣化，这时就必须考虑ICI分量的影响。

为了能同时抑制CPE和ICI，研究人员提出将光相位噪声进行傅里叶基底(DFT-based)展开的方法，该方法虽然能有效的抑制相位噪声的影响，但是在获取观测矩阵的过程中需要用到多次的傅里叶变换运算，算法复杂度较高。具体见参考文献：Y.Liu,C.Yang,F.Yang,and H.Li，“The application of cost-effective lasers in coherent UDWDM-OFDM-PON aided by effective phase noise suppression methods,”Opt.Express 22(6),6276-6286(2014)。研究人员还提出一种将一个完整的CO-OFDM符号在时域分割成若干个次符号，先估计出各个次符号之间的差值，再估计出残余相位噪声CPE的方法，具体见参考文献：S.Cao，P.Kam,and C.Yu,“Time-domain blind ICI mitigation for non-constant modulus formats in CO-OFDM,”IEEE Photon.Technol.Lett.25(24),2490-2493(2013)。这种方案虽然能同时抑制CPE和ICI的影响，但是该方法在系统建模过程中存在小角度近似，即sinθ≈θ，在相位噪声比较大时，近似不再成立，算法性能受到限制，另外，该方法另一个缺点是，为了估计出各个次符号间的差值，该算法需要用到多次的乘法运算，复杂度比较高。

总的来说，现有的CO-OFDM系统相位噪声抑制方法存在如下不足：(1)对于仅仅考虑了CPE的方案，其只能估计出整个OFDM符号的平均相位噪声(CPE)，而不能跟踪符号内噪声的变化情况；(2)对于目前提出的抑制ICI的方案，虽然能够有效的抑制相位噪声的影响，但是为了获得相应的观测矩阵，算法需要用到多次傅里叶(逆)变换运算，算法复杂度较高。

发明内容

为了进一步提高CO-OFDM系统的光相位噪声容忍度以及降低相位噪声抑制方法的复杂度，本发明提出一种基于非判决辅助的次符号光相位噪声抑制方法，该方法将光相位噪声进行切块处理，使CO-OFDM系统能够更加精确地跟踪符号内的相位噪声的变化情况，提高了光相位噪声估计的精度和整个系统的性能，算法复杂度低、实用性强。

本发明通过以下的技术方案实现：一种基于非判决辅助的次符号光相位噪声抑制方法，包括步骤：

(1)对移除循环前缀(CP)的时域信号进行切块处理，获取经过零填充后的次符号向量y_b；

(2)利用周期性梳状导频的特性，获取观测矩阵C；