[发明专利]适用于CO-OFDM系统的判决辅助时域平均近似ICI相位噪声补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，特别涉及一种适用于CO-OFDM系统的判决辅助时域平均近似ICI相位噪声补偿方法。

背景技术

相干光正交频分复用系统由于其出众的抗色散和偏振模色散能力，是未来高速长距离光通信系统最有可能采用的备选传输技术之一。

CO-OFDM系统结构如图1所示，按其功能可以分为5个模块：CO-OFDM系统发射端模块101、光调制模块102、光纤传输模块103、光电检测模块104以及CO-OFDM系统接收端模块105，CO-OFDM发射端模块产生的电域信号经过电光调制的上变频变成光域的CO-OFDM信号，CO-OFDM信号经光纤传输、平衡探测器后经光电转换成电域的信号，CO-OFDM接收端再对接收到的电信号进行信号处理以期恢复原始的发送段数据。结合图1，对整个系统的工作过程进行详细表述。CO-OFDM系统串行输入的数据106经过串并转换模块107，变为并行的N路数据；按照不同的调制格式将串并转换后的信号进行数字调制108；快速傅里叶逆变换IFFT模块109实现信号从频域到时域的转换；加入循环前缀CP110；将得到的电域信号进行并串转换111。上述信号的同相分量和正交分量信号分别通过数模转换器112、113变换为模拟信号并通过低通滤波器114、115；采用放大器将信号的同相分量116和正交分量117放大并注入到I/Q调制器中实现同相分量I和正交分量Q对光信号的正交调制；I/Q调制器由3个双臂的马赫增德尔MZM调制器120、121和122组成，其中两个调制器实现对信号的调制，第三个调制器122控制光调制的同相分量I和正交分量Q的相位差；分别调节两个调制器120、121的直流偏置保证实现信号调制的调制器工作在最小功率点，而第三个控制相位差的调制器工作在正交点以保证两路信号存在90°的相位差；118表示CO-OFDM系统的发射激光器，通过分路器119分成两束同样的激光，用于驱动二个光调制器120和121。二个光调制器输出的信号通过合束器123，变成单路的光信号，接着输入到光纤信道进行传输。产生的CO-OFDM信号在光纤124中经过长距离的传输后，经过直接的光-光放大器-掺铒光纤放大器(EDFA)125补偿光纤损耗后再进行传输，表示长距离的光纤,126表示光带通滤波器。经过长距离的光纤传输后，光电检测模块将光域信号变换成电域的信号。127表示CO-OFDM系统接收端的本地激光器，通过分路器分成两束同样的激光，128表示一个90°的相移器；129和130表示两个耦合器，驱动4个光电二极管(PD)131、132、133和134。135和136表示两个减法器，分别对应输出接收信号的同相分量I和正交分量Q。得到的同相分量I和正交分量Q经过低通滤波器137、138和模数转换器139、140转换后进入CO-OFDM接收端。CO-OFDM接收端进行数字信号处理141，进行CO-OFDM发送端的逆过程，进行串并转换142，移除循环前缀CP143，然后进行FFT变换144，对CO-OFDM信号进行数字解调145，最后经过并串转换146恢复得到原始的发送端串行数据输出147。

上述是多载波相干光通信系统的一般结构，其相比于单载波的相干光通信技术(如目前100G/s工业标准采用的PDM-QPSK)，CO-OFDM能够实现更高的光谱效率(即带宽利用率)、更灵活的频谱使用、更有效的信道均衡和更高频谱扩展性，被学者广泛地认为是下一代400G/s及1Tb/s(1T＝1000G)光纤通信系统的重要解决方案。

与传统的单载波光通信系统相比，CO-OFDM多载波系统OFDM符号周期较长，且在接收端增加激光器产生本地载波用以相干接收，因此该多载波系统更易受到发射端激光器和本地激光器之间频率偏差和线宽引起的相位噪声的影响。激光器的相位噪声对CO-OFDM系统产生两种不利影响，一种是使得每个OFDM符号的所有子载波旋转一个共同的角度，称为公共相位误差(CPE),它将使得接收端星座图发生严重旋转。另外一种是加性随机相位噪声，它将使得子载波间产生相互干扰(ICI)，使接收端星座图发生严重发散。研究界已经提出了很多方法来补偿CPE相位噪声，其中盲CPE相位噪声补偿方法极大提高了系统的频谱利用率，与传统的基于导频的最小二乘信道估计相位噪声补偿方法相比具有较大优越性。