[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于非判决辅助的次符号光相位噪声抑制方法，其特征在于，包括步骤：(1)对移除循环前缀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yb；(2)利用周期性梳状导频的特性，获取观测矩阵C；(3)利用已知信息的训练序列离线获取相应的基于导频的向量R，并存储起来；(4)根据已经获得的观测矩阵C和基于导频的向量R，利用最小二乘法估计出次符号相位噪声向量并在时域上完成相位噪声的补偿；(5)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；所述步骤(1)中，对移除循环前缀的时域信号y＝[y(0),y(1),…,y(N‑1)]T进行切块处理，获取经过零填充后的第b个次符号向量yb，处理过程如下：其中，N是CO‑OFDM系统的子载波总数，(·)^T表示矩阵转置运算，N_B表示切成的次符号数目，表示序号为1至N_B‑1的各次符号向量中非零信息的长度，最后一块的非零信息的长度为N‑(N_B‑1)L，表示取不超过A的最大整数；所述步骤(2)中，获取观测矩阵C的步骤如下：(2‑1)发送端的导频向量设计如下：其中，N_p是发送端插入的导频子载波的总数，k_q表示插入的导频子载波的位置序号，0≤q≤N_p‑1，导频子载波的位置对应等于1，非导频子载波的位置对应c_k等于0；通过上述设计，导频向量S呈周期性梳状分布；(2‑2)导频数目Np必须能够被OFDM子载波总数N整除，且第一个导频子载波的位置序号k0设置为以下四个中任意一个：(2‑3)对导频向量S进行傅里叶逆运算，得到的时域导频向量s同样是一个周期性的梳状向量，具体表示如下：其中，(·)^H表示对矩阵取厄米共轭运算，j为虚数单位，是一个N行N列的傅里叶变换矩阵，其列向量满足如下关系：(2‑4)将时域的导频向量s与次符号向量yb进行圆周卷积运算，表示如下：其中，表示圆周卷积运算，circshift(A,k)表示向量A循环移位k个元素，[a₀,a₁,a₂,a₃]是等比序列且公比为j^τ，j为虚数单位，Λ_b的第k个元素表示为：将矩阵M的前面Np行定义为实际有效的观测矩阵C；所述步骤(3)中利用已知信息的训练序列离线获取相应的基于导频的向量R，过程如下：其中，表示对向量A只取前面的N_p行，和分别表示导频子载波的数据和对应的信道频域响应，其中元素X(k)、H(k)分别代表第k个子载波上加载的数据和对应的信道频域响应，⊙表示向量与向量之间的对应位置元素的点乘运算，一个N_p行N_p列的矩阵，其列向量满足如下公式：其中，j为虚数单位；所述步骤(4)，利用最小二乘法估计出次符号相位噪声向量并完成相位噪声补偿，步骤如下：(4‑1)利用获取的观测矩阵C和基于导频的向量R，计算次符号相位噪声向量其中，(·)‑1表示对矩阵求逆运算；(4‑2)为了消除幅度噪声的影响，采取如下处理方式：其中，angle(·)表示取幅角运算，exp(·)表示取以e为底的幂级数运算，j为虚数单位；(4‑3)估计出的次符号相位噪声向量进一步表示为：(4‑4)对时域信号进行相位噪声补偿处理，补偿公式如下：其中，符号min(a,b)表示取两者中最小的值，表示估计出的次符号相位噪声向量中的第b个分量。