[发明专利]高精确度光OFDM系统的采样时钟频率偏移估计方法

说明书

本发明公开了一种高精确度光OFDM系统的采样时钟频率偏移估计方法，包含以下步骤：接收端对基带OFDM信号进行符号同步和信道均衡；分别提取第i个OFDM帧的第m和第n个OFDM符号的第k个子载波上的数据符号；对所提取的数据符号分别进行四次方取反运算后求出相位并除4获得两个相位旋转量，两个相位旋转量相减得到相位差；将i由1迭代到N_f，重复前述两步操作得到N_f个相位差，并求出平均相位差；由平均相位差计算出采样时钟频率偏移量。该方法无需额外导频或训练符号，提高了系统频谱效率、降低了复杂度；该方法消除了信道均衡不充分导致的相位噪声，提高了采样时钟频率偏移估计精确度。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种高精确度光OFDM系统的采样时钟频率偏移估计方法。

背景技术

光正交频分复用(OFDM)系统具有抗频率选择性衰落、频谱利用率高、结构简单、灵活的动态带宽分配以及与现有网络有良好兼容性等优点，已广泛应用到光通信领域。光OFDM系统中，发射机与接收机中需要使用DAC与ADC分别来产生与采样模拟OFDM信号，而驱动DAC与ADC的时钟信号在实际应用中往往来自异步的时钟源，加之时钟信号一般由晶振在其外围电路的辅助下产生。因此，在系统中便不可避免地存在着采样时钟频率偏移(SCFO)，从而降低系统的传输性能。

采样时钟频率偏移对光OFDM系统的影响可以归为两类，一类是造成OFDM子载波数据符号的相位旋转，另一类是OFDM频域数据符号的码间串扰。为降低采样时钟频率偏移对系统传输性能的影响，往往需要对其进行补偿。采样时钟频率偏移补偿技术主要包括以下步骤：首先估计出相位旋转，然后再估计出采样时钟频率偏移的大小，最后利用采样时钟频率偏移量对所有OFDM符号进行补偿。因此，采样时钟频率偏移量的估计在整个补偿技术中起到了关键作用。

经对现有技术的文献检索发现，Jie Ma等人在IEEE/OSAJournal of OpticalCommunications and Networking,6(11)：299-306(《光学通信与网络杂志》2019)上发表的Cost-effective SFO compensation scheme based on TSs for OFDM-PON(《正交频分复用-无源光网络中基于训练符号的成本有效采样时钟频率偏移补偿方法》)中提及，使用两个训练符号(TS)来估计采样时钟频率偏移量，该方法不需要导频符号，提高了系统的频谱效益。但该方法需要两个训练符号，并且需要对两个训练符号都进行计算操作，复杂度高。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种高精确度、低复杂度的光OFDM系统的采样时钟频率偏移估计方法。本发明通过提取OFDM帧的两个OFDM符号中相同序号子载波上的数据符号，估计出采样时钟频率偏移引起的相位旋转，从而估计出光OFDM系统的采样时钟频率偏移，无需额外导频或训练符号，降低了系统复杂度并提高了估计精确度。

为实现上述目的，本发明方法的具体步骤是：

步骤一、发送端连续发送OFDM帧，所述OFDM帧由一个训练符号S^TS和N_sym个调制格式为16QAM的OFDM符号构成；

所述步骤一中，OFDM符号由FFT点数为N_FFT的数据子载波、N_CP个循环前缀和N_CS个循环后缀构成，训练符号由FFT点数为N_FFT的训练序列、N_CP个循环前缀和N_CS个循环后缀构成；

步骤二、在接收端，利用所述步骤一的训练符号S^TS对所接收到的OFDM帧进行符号同步，确定符号同步点；

步骤三、从所述步骤二确定的符号同步点位置开始，提取出第i个OFDM帧的训练符号进行信道估计，计算出信道响应估计值