[发明专利]CO-OFDM系统中基于CP插值与CKF的相位噪声补偿方法

说明书

本发明涉及CO‑OFDM系统中基于CP插值与CKF的相位噪声补偿方法。在该方法中，首先第一阶利用循环前缀与OFDM之间的关系进行线性插值，消除了公共相位误差噪声，对一阶补偿后的信号进行预判决，然后转换到时域进行次符号的划分，通过划分次符号，能有效地提高补偿的精度，消除部分载波间干扰，最后利用CKF滤波对信号的残余相位噪声的进行处理，消除了剩余ICI的影响。仿真结果表明所提出的方法能有效地抑制相位噪声对信号的影响，在线宽较大时能改善CO‑OFDM系统对激光器线宽的容忍度，降低错误平层，有效提高系统的性能。

技术领域

本发明属于相干光正交频分复用系统中相位噪声补偿技术领域，涉及CO-OFDM系统中基于CP插值与CKF的相位噪声补偿方法，该方法主要通过循环前缀(Cyclic Prefix,CP)插值方法和经过次符号处理后的容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman Filter,CKF)方法来对信号进行相位噪声的补偿。

背景技术

从2006年开始，OFDM被引入到光纤通信中，现在相干光正交频分复用(CoherentOptical Orthogonal Frequency-Division Multiplexing,CO-OFDM)系统已经成为长距离光通信系统的一项有吸引力的技术。由光通信系统、正交频分复用技术、相干检测三种技术有机结合而成的技术，因此CO-OFDM具有“相干检测”和“OFDM”调制的优势，并且通过数字信号处理易于补偿电域中的色散(Chromatic Dispersion,CD)，从而显示出高频谱效率，光纤色散和对偏振模色散(Polarization Mode Dispersion,PMD)表现出极强的鲁棒性，除此之外，光OFDM具有频谱效率高、数字信号处理相对简单以及带宽资源分配灵活等优势。

OFDM的一个主要缺点是它对本地振荡器引入的相位噪声非常敏感，当接收端的本振频率与发射端的本振频率不相同时，解调后的信号就会存在相位偏差。由相位噪声引起的失真特征在于CPE项和ICI项。前者会导致星座图的旋转，后者导致星座图的云状发散。为了解决该问题，在CO-OFDM发送器和接收器处总是需要线宽为数百kHz或更小的窄线宽激光器，这将增加系统成本。除了采用窄线宽激光器外，数字信号处理(Digital SignalProcessor,DSP)的相位噪声抑制方法提供了一种经济高效的解决方法，并且起着越来越重要的作用。高效的相位噪声抑制方法可以大大减少对激光的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供CO-OFDM系统中基于CP插值与CKF的相位噪声补偿方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方法：

(1)在初步补偿的是利用线性插值方法，该方法是基于传统的线性方法提出的，传统的线性插值在一个OFDM符号内只有一个线性插值点该方法可以有效地估计相位噪声，但是在线宽较大的时候，相位噪声起伏较大，只通过一个有效的估计值已经无法准确的估计相位噪声值。本方法通过增加相位噪声的插值点数加大对相位噪声的消除力度。

首先利用在发送端插入导频来估计相位噪声，相位噪声的估计值表示为公式(1)：

其中，S_p为插入的导频，angle()运算为求复数的幅角，表示第m个OFDM符号的相位噪声的估计值，然后利用循环前缀与OFDM的关系计算出OFDM符号的第N_g个采样点与第N+N_g个采样点的相位噪声θ_m,1和θ_m,2，如公式所示初始条件：