[发明专利]一种基于滑动窗口的CO‑OFDM光相位噪声估计补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种基于滑动窗口的CO-OFDM光相位噪声估计补偿方法。

背景技术

相干光正交频分复用(CO-OFDM)作为一种多载波相干光通信技术在近几年得到学者的广泛关注。相比于单载波的相干光通信技术，CO-OFDM能够实现更高的光谱效率、更灵活的频谱使用、更高效的信道均衡和更高频谱扩展性。虽然CO-OFDM技术具有上述诸多的优点，但是其在光纤通信系统中的应用仍然存在一些技术上的挑战。其中，CO-OFDM系统的一个主要缺陷是对光相位噪声极为敏感。

为了抑制光相位噪声的影响，研究人员提出了多种不同的光相位噪声估计补偿方法。研究人员提出了利用检测叠加的射频导频来估计光相位噪声的方案。具体见参考文献：S.Randel,S.Adhikari,and S.L.Jansen,“Analysis of RF-pilot-based phase noise compensation for coherent optical OFDM systems,”IEEE Photonics Technology Letters,vol.22,no.17,pp.1288-1290,2010.但是这种方法中，光相位噪声估计的精度受射频导频与承载数据子载波带间的互扰影响，RFP与承载数据的子载波频带两者间都需要加入保护间隔，并保持合适的功率比，方案实现起来比较复杂。另一类估计方案采用在发射端将部分子载波设为导频子载波，通过在接收端检测承载了已知信息的导频子载波的相位与预期相位的差值，从而估计出光相位噪声引入的相位增量。具体见参考文献：X.Yi,W.Shieh,and Y.Ma,“Phase Noise Effects on High Spectral Efficiency Coherent Optical OFDM Transmission,”J Lightwave Technol,vol.26,no.10,pp.1309-1316,2008.这种方案只能估计出单个CO-OFDM符号内的相位噪声均值CPE，光相位噪声引起的ICI被近似为高斯噪声忽略掉了，所以这种方法不能够准确地描述光相位噪声在整个符号内的变化情况。研究人员还提出了一种将一个完整的OFDM符号在时域分割成若干个符号，从而估计出各个符号内相位噪声的方案，具体见参考文献：L.Myung-Kyu,Y.Kyeongcheol,and C.Kyungwhoon,“Iterative Receivers Based on Subblock Processing for Phase Noise Compensation in OFDM Systems,”IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS,vol.59,no.3,pp.792-802,2011.这种方案虽然在一定程度上可以抑制相位噪声的影响，但是不能够很好地跟踪相位噪声的变化情况。

现有的CO-OFDM系统的光相位噪声估计补偿方法存在以下不足：

(1)现有的相位噪声估计方法一般是通过在信号发送端加入导频，利用导频估计出单个CO-OFDM符号的共同相位噪声。为了达到设定的性能指标，该方法需要增加导频的数量，进而降低了系统的有效速率和频谱利用率；

(2)在大的光相位噪声情况下，单个CO-OFDM符号相位噪声的估计方案的估计误差较大，严重限制CO-OFDM系统的整体性能。

因此，提供一种光相位噪声估计的精度高、实用性强的CO-OFDM光相位噪声估计补偿方法具有很大的应用价值。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于滑动窗口的CO-OFDM光相位噪声估计补偿方法，该方法采用一定步长的时域滑动窗口分别对每个时域样本的光相位噪声进行滑动平均处理，能够很好地跟踪光相位噪声的变化情况，具有光相位噪声估计的精度高、实用性强的优点。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种基于滑动窗口的CO-OFDM光相位噪声估计补偿方法，步骤是：先估计出每个CO-OFDM符号内的光相位噪声时域值，然后利用一定步长的时域滑动窗口分别对每个时域样本的光相位噪声进行滑动平均处理，最后再对每个CO-OFDM符号在时域进行光相位噪声补偿处理。

具体包括步骤：

(1)接收端对接收到的信号进行串并转换，并移除循环前缀；

(2)采用FFT(快速傅里叶变换)将信号从时域变为频域；

(3)进行信道估计并在频域上进行均衡，得到信道均衡后的信号；