[发明专利]一种CO-FBMC系统的相位噪声补偿方法、模块及系统

说明书

本发明公开了一种CO‑FBMC系统的相位噪声补偿方法、模块及系统，属于光通信领域。补偿方法包括：对前一时刻的相位噪声的后验估计做第一无迹变换，得到始Sigma点集，根据该始Sigma点集来近似当前时刻相位噪声的先验估计值，对该先验估计值做第二无迹变换得到繁衍的Sigma点集，将繁衍的Sigma点集代入非线性方程迭代，求解得到当前时刻FBMC符号的估计均值和协方差，并以此计算卡尔曼增益矩阵，根据卡尔曼增益矩阵可得当前时刻相位噪声的后验估计值。本发明还提供了一种无迹卡尔曼滤波补偿模块及CO‑FBMC系统。本发明无需将非线性方程近似为线性方程，在相同的精度下，具有更高的相位噪声容忍度。同时，本发明无需求解雅克比矩阵，计算量大大降低。

技术领域

本发明属于光通信领域，更具体地，涉及一种CO-FBMC系统的相位噪声补偿方法、模块及系统。

背景技术

传统的光通信中的相干光滤波器组多载波/偏移正交振幅调制系统(CO-FBMC/OQAM：Coherent Optical-offset Quadrature Amplitude Modulation-based filterbank multicarrier)虽然省去了循环前缀，在一定程度上优于CO-OFDM系统，但是由于CO-FBMC/OQAM系统具有较长的符号长度和高的峰均功率比，而相位噪声主要来自激光器线宽和链路非线性，所以CO-FBMC/OQAM系统的传输性能易受相位噪声的影响，产生接收端QAM调制星座图的旋转与发散，从而导致误码率的增加。因此，如何高效地监测和补偿相位噪声是CO-FBMC/OQAM系统的一个关键问题。

传统的解决系统相位噪声估计及补偿的方案是基于扩展卡尔曼滤波算法补偿方案，该补偿方案不仅需要计算非线性模型的雅克比矩阵，使得计算量大。更重要的是，由于在求解非线性方程时，需要将非线性方程近似为线性方程而忽略非线性方程泰勒展开式中二阶及以上的高阶项，估计精度受到影响，在激光器相位噪声较大的时候容易判决失误。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种CO-FBMC系统的相位噪声补偿方法、模块及系统，其目的在于提升相位噪声的估计精度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种CO-FBMC/OQAM系统相位噪声补偿方法，包括如下步骤：

步骤S1、对FBMC符号前一时刻相位噪声的后验估计值进行第一次无迹变换，得到FBMC符号前一时刻相位噪声的采样点，记为原始Sigma点集；

步骤S2、对所述原始Sigma点集一步预测，得到前一时刻相位噪声的一步预测值，对所述一步预测值加权求和，得到当前时刻相位噪声的先验估计值；

步骤S3、对所述先验估计值进行第二次无迹变换，得到FBMC符号当前时刻相位噪声的采样点，记为繁衍的Sigma点集；

步骤S4、将所述繁衍的Sigma点集代入无迹卡尔曼滤波的测量方程，得到当前时刻FBMC符号的估计值；

步骤S5、将所述估计值加权求和后，得到当前时刻FBMC符号的均值，根据所述均值与协方差和互协方差之间的关系式，计算得到协方差和互协方差；

步骤S6、根据所述均值、协方差及互协方差与卡尔曼增益矩阵之间的关系式，计算卡尔曼增益矩阵；

步骤S7、根据所述卡尔曼增益矩阵更新所述当前时刻相位噪声的先验估计值，得到当前时刻的相位噪声后验估计值，将所述相位噪声后验估计值作为当前时刻FBMC符号相位噪声的相位，得到补偿后的FBMC符号。

进一步地，所述当前时刻相位噪声的先验估计值与前一时刻相位噪声的一步预测值所述之间满足下述关系：

其中，表示加权系数，且满足：