[发明专利]一种采用无数据辅助频偏估计算法的光OFDM系统

说明书

一种采用无数据辅助频偏估计算法的光OFDM系统，包括：OFDM发送端、上变频、DAC、光调制、光纤传输、可变光衰减器、光探测器、ADC、OFDM接收端，OFDM发送端实现基带OFDM信号的产生；OFDM接收端包括下变频、频偏估计、再下变频、信道估计和基带频偏补偿，频偏估计将下变频后的基带OFDM时域信号除以其绝对值，得到含符号位影响的频偏因子，将含符号位影响的频偏因子取平方消除符号位影响，得到2倍频的频偏因子，通过求频偏因子的自相关函数消除噪声影响，求自相关函数的相角取平均得到频偏估计子，最后通过调整采样频率，再下变频消除上下变频频偏的包络，之后进行信道估计和频偏补偿。本发明是无数据辅助来估计频偏，故提高了数据利用率。

技术领域

本发明涉及一种用于估计补偿由于采样时钟频率频差带来的对OFDM信号基带及下变频的影响的光OFDM系统。

背景技术

为了支持快速出现的带宽需求的多媒体服务，如高清电视，在线游戏等，需要光接入网络的传输容量增加。光正交频分复用(OOFDM)被认为是一个有希望的下一代无源光网络(PON)的候选技术。其固有的优点包括例如丰富的数字信号处理(DSP)实现、高频谱效率和灵活的动态带宽分配。同时，具有强度调制和直接检测(IMDD)的OOFDM系统，由于其低DSP而在访问场景中引起了很多关注，复杂性、稳定性能和低成本得到广泛应用，同时相干光OFDM(COOFDM)系统能够很好地适应现代化的通信要求，构建出的大容量、高速率、低成本和高质量的通信系统也受到广泛应用。但是，IMDD OOFDM系统和相干光OFDM(COOFDM)系统对采样频率同步误差特别敏感。偏移量在解调过程期间OFDM符号的正确起始点导致符号间干扰和相位旋转，并且降低系统误比特率(BER)性能和误差向量幅度(EVM)。另外，在无线前传进行模拟大容量数据传输时，由于采用OFDM调制，经数字上变频调到中频，必然会受到采样频率不匹配导致性能严重下降。

光OFDM通信系统在发射机和接收机要用到数字到模拟转换(Digital-to-AnalogConverter,DAC)和模拟到数字转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)，实现数模转换及数字上下变频，实现频谱搬移。在光OFDM系统的发射机中经IFFT调制后的数字OFDM信号，经过数字上变频搬移到中频，再经过DAC转换成模拟OFDM信号。在接收端通过模数转换器ADC将模拟信号转换成数字信号，在经过数字下变频将中频信号转换成基带信号，输入到FFT中进行解调。由于ADC和DAC的时钟不可能完全同步，将导致下变频之后OFDM基带信号中有余弦包络，FFT解调后，将导致信道间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)、幅度变化和经过FFT过后子载波的相位旋转，从而严重影响系统的性能，因此需要对采样的时钟进行同步。

经前期调研，上海大学Zhen Zhang等在Optics Express期刊发表的用于光IMDDOFDM系统的低复杂度的符号同步及采样频差估计的联合估计方法(Low-complexity jointsymbol synchronization and sampling frequency offset estimation scheme foroptical IMDD OFDM systems)，核心想法是估计出发送端和接收端的采样点数差来确定采样频差，每隔L个符号插训练符号，训练符号一方面来进行符号同步，训练符号是由BPSK和0构成共轭矩阵经IFFT形成的，通过接受信号的符号位与本地训练符号位进行同或运算得到定时度量以OFDM符号点数为窗口，取最大定时度量时的点为符号开始点；另一方面通过求定时度量以及早晚门同步器(Early-late gate synchronizers)来定义相位偏移度量，然后通过相位偏移度量来计数采样点数差，然后得到采样频差。缺点是该方法估计的准确性直接与训练符号的个数有关，当频偏较大导致采样点数差较大时，训练符号的数量就要增加，所以会适用过多训练符号造成数据冗余。