专利名称：相干光ofdm系统中改进的符号同步算法的制作方法
技术领域：
该技术应用于光通信领域中的PDM CO-OFDM(Polarization Division Multiplexing Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统中，基于该系统我们针对经典的Schmidl同步方法进行改进，提出了一种更适合在光纤通信链路中使用的同步算法。更具体地，涉及相干光OFDM方面的符号同步算法。
背景技术：
随着通信技术的飞速发展，运营商的业务主体和盈利模式都发生了历史性变化。 人们对通信的需求已从最初的语音业务向多媒体业务迈进，用户的网络带宽需求越来越高。在光通信领域，全球掀起了新一代光网络的建设浪潮，为各种增值业务的发展铺平了道路。到2015年，发达地区的无线网络流量将在现在的基础上增长10倍。无论是固定网络还是移动网络，网络流量一直在加速增长。在未来5年之内，带宽将以每年50%以上的速度增长，2012年干线带宽流量将达到100T以上，其中97%以上为数据带宽，网络速率提高出现明显的瓶颈。不断发展的数据通信业务带来的是对传输容量和传输带宽需求的剧增。同时，运营商为了降低网络成本，要求未来的网络具有越来越高的智能性。现存的SDH网络急需升级，下一代光网络呼之欲出。新一代光传输网将传统的传输网技术与IP技术融合形成下一代智能光传输网，是一个容量更大、高度灵活、智能管理、动态配置的光传输网。光网络技术的发展方向仍然是超高速率、超大容量、超长距离。目前对于单信道光传输系统的速率要求已从10Gb/S提高至40Gb/s、100Gb/s，甚至更高。众所周知，将传统的10Gb/S传输系统提高到40Gb/s或100Gb/S，将会面临很多挑战1)在传统10Gb/S传输系统中，主要采用强度调制-直接检测方案(IM-DD)，当采用此方案来传输40或100Gb/S的数据时，其频谱宽度变大，色度色散(CD)容忍度变为原来的1/16 或1/100，PMD容忍度变为原来的1/4或1/10，系统的非线性容忍度也急剧降低；2)由于速率提高，电子器件和电路的设计开发难度加大，光器件的要求也会相应提高，这都将使得系统的成本急剧上升；3)由于频谱变宽，原有的DWDM系统开始饱和，可用信道数目越来越少。 为了解决上述问题，将无线通信中已有的先进技术引入到光通信领域成为目前的研究热点和方向。光正交频分复用(0-0FDM)系统正是基于此目的而提出来的。对于光传输系统，偏分复用技术是一种有效地提高频谱效率的方法，但是研究发现偏分复用会对两个偏振方向引起串扰，所以对直接检测的偏振复用系统不能有效地对抗偏振模色散(Polarization Mode Dispersion)引起的干扰。一种有效地方法是采用相干检测(Coherent Detection)的数字接收方法，将其应用于PDM-OFDM系统中可以有效地对抗色散(Chromatic Dispersion)足艮偏振模色散(Polarization Mode Dispersion)。但是C0-0FDM系统对同步误差非常敏感，在建立同步的过程中，首先往往需要进行定时估计，用来确定OFDM符号起始位置，从而进行正确的解调，接收端为了能够正确解调，必须找到符号的起始位置，这就需要进行符号定时估计。因此，定时估计是同步中的重要环节，如果同步解决不好，会引起整个CO-OFDM系统性能的急剧下降。由于现代通信系统对同步的要求越来越高，而非数据辅助类算法有其固有的缺点，如载波频偏的捕获范围窄等，同步性能更好的数据辅助类算法就成为目前研究的热点。此系统沿用了无线通信中的经典定时同步算法，研究发现该算法对光纤信道中的色散敏感，以及由于循环前缀产生的定时测度曲线峰顶的平波现象，造成估计同步时刻不准，所以基于该算法我们提出了一种改进的适合光纤信道的定时算法，仿真结果表明，该算法能有效消除定时测度曲线顶峰的平波现象，准确估计符号定时时刻，性能优于经典的 Schimdl 方法。
发明内容
本发明针对PDM CO-OFDM系统，接受端的两路信号分别采用改进的同步算法进行定时同步时刻估计。通过与经典的Schimdl方法相比较，仿真结果表明，该方法估计范围大，同步估计时刻准确同时计算方便，性能优于之前的方法。本发明如下两个OFDM发射端信号，两路分别经过QPSK调制，同时设定第一个符号为同步符号，插零，IFFT变换，转换到时域后分别加入1/16长度的循环前缀CP(Click Prefix)并进行循环移位。经过马赫增德尔调制器调到光路，然后将两路信号经过一个偏振耦合器PBC (Polarization Beam Coupler)合并到光路上。经过光路传输，再经偏振分束器PBS (Polarization Beam Splitter)分成两束，分别经过IQ调制回到电域，然后进行符号定时时刻估计，找到最佳定时时刻之后去循环前缀，经FFT之后的信道估计还原原始信号并计算两路信号的BER。首先两路OFDM发射端分别设定第一个OFDM符号为同步符号。该同步符号的设定方法跟经典Schimdl方法相同，即将该同步符号的奇载波置为0，为保持功率不变，该同步符号的偶载波要乘以·ν/ 。那么该同步符号经过IFFT之后会形成一个前半部分跟后半部分完全相等的一个时域符号，通过在接收端对前后两半的符号做相关，相关值最大的时刻即为同步时刻。为了保证定时测度曲线的完整性及定时同步位置估计的准确性，在时域中我们采用将添加了同步符号的信号循环移位一定的子载波数。这个在后面的具体实施过程中会说明。令r表示接收端的信号，经典Schimdl方法中，同步符号前后两部分的相关累加可表示为下式
权利要求
1.一种改进的符号定时同步方法，该方法基于PDM CO-OFDM系统。该同步估计方法主要涉及两个方面，发送端设置同步符号的格式以及接收端的处理。
2.根据权利要求1所述的发送端设置信号格式部分，其特征在于，两路信号分别设置好同步信号之后，将其循环移位二分之残余子载波，用于保持定时测度曲线的峰顶的完整性，提高符号定时时刻的准确度。
3.根据权利要求2所述，其特征在于，发送端发送包括同步符号的信号之后，在接收端FFT之前分别对两路信号进行符号定时同步时刻估计，我们的方法是采用不同于经典 Schmidl方法中的相关长度。
4.根据权利要求3所述，其特征在于，两路信号在分别进行同步时刻估计的时候，采用的是添加了 CP之后的OFDM符号长度的一半，这样做的直接结果是缩短了定时测度曲线的峰顶的平波长度，提高估计符号时刻的阈值范围，有利于精确的估计符号的同步定时时刻。
5.根据权利要求4所述，其特征在于，当继续增大相关长度，使之成为M= N/2+H时，此时定时测度曲线的峰顶不会出现平波，但是这种方法仅适用于高斯白噪声信道。当链路中存在色散时，该方法的同步定时时刻受影响比较大。
全文摘要
本发明涉及一种改进的符号定时同步算法，此方法基于偏振复用相干光OFDM系统，应用于光通信领域。通过增大定时测度函数的相关长度，缩短定时测度曲线峰顶的平波长度，使得估计的阈值范围变宽，提高了符号定时时刻的准确性。本方法的步骤如下两个OFDM发射端分别设定第一个符号为同步符号，IFFT转换到时域后将其循环移位二分之残余子载波以保证定时测度曲线峰顶的完整性。将接受到的信号在FFT之前进行同步时刻估计，将定时测度函数的相关长度增大为添加了CP之后的OFDM符号长度的一半。仿真结果表明，该方法能有效缩短定时测度函数的峰顶的平波长度，通过与经典Schimdl方法相比较，在112Gbit/sPDM CO-OFDM系统中，链路中色散值为8000ps/nm时，系统性能最高可提高1个dB。
文档编号H04J14/04GK102324997SQ20111017854
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者乔耀军, 徐艳飞, 纪越峰 申请人:北京邮电大学