[发明专利]一种功率可调的部分叠加训练序列光OFDM系统时间同步系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种叠加训练序列的光OFDM系统时间同步方法。 

技术背景

在过去的20多年中，OFDM技术在射频领域已被广泛研究，并因为它具有能有效利用频宽、降低干扰及对抗多径效应等优势，被广泛应用于无线局域网、数字音频广播、数字视频广播、第四代移动通信技术等领域。而光OFDM系统则是一种新型的通信系统，将光纤通信技术与OFDM技术的双重优势结合在一起，利用OFDM在光通信中对光纤信道色散的良好鲁棒性，具有更高的频谱效率及更快的传输速率等技术特点。 

一个典型的强度调制直接检测(Intensity Modulation/Direct Detection,IM/DD)单模光纤OFDM系统由射频OFDM发射机、射频至光上变换器、光至射频下变换器和射频OFDM接收机组成，其中射频OFDM发射机和射频至光上变换器位于发射端，光至射频下变换器和射频OFDM接收机位于接收端。 

光OFDM系统优点突出，缺点也很明显，它对时间同步相当敏感。光OFDM系统要求接收端能够进行准确的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)窗口同步，如果不能准确确定FFT窗口的开始位置，则在FFT环节，接收信号会引入符号间串扰(Inter Symbol Interference,ISI)和载波间串扰(Inter Carrier Interference,ICI)，所以保证光OFDM系统的时间同步准确性是整个通信系统可靠性传输的基本前提。 

目前，人们对于OFDM系统时间同步方法的研究主要集中于插入训练序列和叠加训练序列两个方向上。ShuangTian等人在Anovel timing synchronization method for ACO-OFDM-based optical wireless communications【IEEE Transactions on Wireless Communications,2008,7(12):4958-4967】文章中在Schmidl、Minn、Park三种经典算法的基础上提出利用反对称性进行训练序列构造，并提出三种可行的适用于ACO-OFDM系统标准的时间同步算法，这三种方法均是插入训练序列的时间同步方法。Chih-PengLi等人在Super-Imposed  Training Scheme for Timing and Frequency Synchronization in OFDM Systems【IEEE Transactions on Broadcasting,2007,53(2):574-583】文章中采用了在叠加训练序列的基础上利用接收信号包含的训练序列信息，并基于最大对数概似函数估计的时间同步方法，本方法是叠加训练序列的时间同步方法。 

虽然插入式训练序列时间同步算法能达到较好的同步性能，但这种同步方式存在训练序列独占发射机功率和频带资源，导致系统的发射机功率效率和频谱利用率均有所下降，且影响系统的传输速率的缺点。叠加训练序列时间同步算法将定时所需的训练序列整体叠加在数据符号之上，未独占频带资源，也不影响系统的传输速率，但是训练序列占用了原来分配给数据信息的功率资源，所以会对数据信息产生干扰，引起系统误码率的增大。 

如何在利用好叠加训练序列不占用功率及频带资源的优点的同时，又减少训练序列对数据信息的干扰，是目前亟待解决的难题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在现有叠加训练序列时间同步方法中，如果训练序列仅叠加在OFDM循环前缀之上，因为循环前缀的长度有限，所以时间同步的准确性不高；如果训练序列叠加在OFDM符号的整个符号数据之上，因为训练序列占用了部分原本分配给该个OFDM符号数据的能量，所以会对数据信息产生很大的干扰。针对以上两种缺陷，本发明提出了一种新的叠加训练序列模式，利用接收信号中包含的训练序列信息与本地训练序列的相关性，并联合最大似然估计方法获取时间同步信息。新的叠加训练序列模式在确定循环前缀长度L和OFDM符号长度N的前提下，仅将训练序列部分线性叠加OFDM符号数据的后L个点上，减小对数据信息的干扰，有效降低系统的误码率。新的同步算法充分利用循环前缀信息，通过联合最大似然法则来判断同步，获得较高的同步正确率。