[发明专利]相干光OFDM系统中一种时域容积卡尔曼相位噪声补偿方法

说明书

本发明涉及一种CO‑OFDM系统的相位噪声补偿方案，特别涉及一种新颖时域容积卡尔曼相位噪声补偿算法方案。在该方案中，首先利用导频信息，通过扩展卡尔曼和线性插值算法补偿CPE相位噪声，对相位噪声一阶补偿后的信号进行预判决，然后将预判决后的信号在时域进行次符号处理。结合次符号处理后的时域信号，在时域对判决后的数据进行容积卡尔曼相位噪声补偿算法实现ICI相位噪声的精细补偿。对精细补偿后的数据进行迭代运算，从而提高其补偿效果。仿真分析表明，在相位噪声线宽较大时，本专利的新颖时域容积卡尔曼算法能有效增强对ICI相位噪声的补偿效果，改善CO‑OFDM系统对激光器线宽的容忍度，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(coherent optical orthogonal frequencydivision multiplexing,CO-OFDM)系统相位噪声补偿技术领域，涉及一种新颖时域容积卡尔曼(Cubature Kalman Filter,CKF)相位噪声补偿方法，该方法主要通过扩展卡尔曼(Extended Kalman Filter，EKF)算法和预处理后的时域容积卡尔曼算法来实现对相位噪声的补偿。

背景技术

相干光正交频分复用(Coherent Optical Orthogonal Frequency-DivisionMultiplexing,CO-OFDM)技术是一种将正交频分复用技术、光通信系统以及相干检测相结合的技术。它具有高传输速率、高抗色散(Chromatic Dispersion,CD)和偏振模色散(Polarization Mode Dispersion,PMD)能力、高频谱效率以及带宽资源分配灵活等优点，且能够通过数字信号处理以有效补偿系统的各种损伤。

相位噪声会破坏各子载波间的正交性，降低系统性能，是相干光通信系统中亟待解决的关键问题之一。引起相位噪声的因素有很多方面，其中激光器线宽是引起相位噪声的主要影响因素。因而寻找一种有效的相位噪声补偿算法十分必要。相位噪声在CO-OFDM系统中的影响主要有两个方面：由相位噪声的零阶频谱分量引起的公共相位误差(CommonPhase Error，CPE)和非零阶频谱分量引起的子载波间干扰(Inter-CarrierInterference，ICI)。为了有效地补偿相位噪声对CO-OFDM系统所带来的影响，目前国内外的专家学者针对相位噪声提出了诸多解决算法，如EKF相位噪声补偿算法、自适应子空间相位噪声补偿算法、ICI自消除算法等。在目前的解决算法中，EKF相位噪声补偿算法是一种有前途的技术，通过上一采样点的相位噪声值和卡尔曼增益获得下一采样点的估计值，可以显著提高相位噪声的补偿效果且复杂度较低。但EKF算法由于利用一阶泰勒级数展开来逼近真实值，这会带来较大的线性化误差，有时会导致结果的不稳定甚至远偏离真实值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新颖时域容积卡尔曼相位噪声补偿方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术算法：

(1).首先在接收端，经过信道均衡后，信号输入到相位噪声调制模块。利用导频进行时域EKF滤波和线性插值补偿CPE相位噪声。下面运用次符号对ICI相位噪声进行预处理，为CKF相位噪声补偿算法做准备。在ICI相位噪声预处理过程中，首先将第一阶处理后的信号进行试探性判决，并将处理后的信号与其试探性判决的结果在时域分别划分为若干个相同数量的次符号，通过对两种信号中相对应的各个次符号进行对比，根据LS准则估计出每个次符号中的CPE来补偿相位噪声，从而达到在时域划分次符号提高相位噪声的时域分辨率进而对ICI相位噪声进行预处理的效果。

对一阶粗补偿后的OFDM符号转化到频域进行试探性判决，预估出发送端发送的数据，试探性判决结果为将一阶试探性判决结果转化为时域信号：