用于ddo-ofdm系統(tǒng)的基于梳狀導(dǎo)頻的信道估計(jì)法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種用于DDO-O抑M系統(tǒng)的基于梳狀導(dǎo)頻的 信道估計(jì)法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著通信技術(shù)的發(fā)展和對通信要求的不斷提高，光通信表現(xiàn)出兩個明顯的發(fā)展趨 勢:單信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率大大增加，趨近于lOOGb/s;網(wǎng)絡(luò)必須具備很快的動態(tài)調(diào)整能力。 但當(dāng)數(shù)據(jù)速率達(dá)到lOOGb/s時，傳統(tǒng)的光纖分段補(bǔ)償變得昂貴而耗時，對系統(tǒng)色散的補(bǔ)償很 難準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)，而OFDM由于具備良好的計(jì)算特性，通過在頻域的復(fù)數(shù)運(yùn)算，可W方便的對光纖 色散進(jìn)行補(bǔ)償。具體參考文獻(xiàn)：SHIEHW，BAOH，TANGY.CoherentOptical0抑M:Ilieo^and De-sign[J].OpticsExpress2008,16:41-859。
[0003] 2005年，N.E.Joll巧和LMJang等人在0FC2005會議上首次提出了把(FDM技術(shù)應(yīng) 用于光纖傳輸系統(tǒng)中，并實(shí)驗(yàn)證明了 10加/s的信號能夠在多模光纖中傳輸1km，從此，人們 開始了光正交頻分復(fù)用技術(shù)(O-OFDM)的研究。參考文獻(xiàn):JolleyNE，KeeH，PickaedP， etal.Generationandpropagationofa1550nmlOGbit/sopticalorthogonal frequencydivisionmultiplexedsignalover1000mofmultimodefibreusinga directlymodulatedDFB.In:OpticalFiberCommunicationConference, 2005.TechnicalDigest.OFC/NFOEC.Harlow，UK，2005，6-11。
[0004] 正交頻分復(fù)用（(OrthogonalFrequen巧DivisionMultiplexing,0抑M)是一種多 載波調(diào)制技術(shù)，其基本原理是利用數(shù)字信號處理進(jìn)行傅立葉反變換（IFFT)，產(chǎn)生一組正交 的子載波用于低速率數(shù)字信號的并行傳輸，從而完成高速數(shù)字信號的傳輸任務(wù)。運(yùn)一過程 最突出的優(yōu)點(diǎn)在于提高了系統(tǒng)的頻譜利用率，同時降低了計(jì)算的復(fù)雜性。
[0005] O-CFDM與傳統(tǒng)的光通信相比，它已經(jīng)表現(xiàn)出了頻譜效率高、對抗色散和非線性效 應(yīng)效果明顯等許多突出的優(yōu)點(diǎn)，而運(yùn)些對下一代高速率通信系統(tǒng)都將十分重要。目前許多 研究結(jié)果也表明了O-OFDM在未來大容量、長距離光通信系統(tǒng)中的潛在應(yīng)用價值。尤為重要 的是，由于其具備自適應(yīng)單抽頭頻域均衡的能力，O-OFDM在未來動態(tài)交換光網(wǎng)絡(luò)中具有重 要的應(yīng)用價值。
[0006] 在O-OFDM系統(tǒng)的直接檢測中需要對信道進(jìn)行估計(jì)，信道估計(jì)的精度將直接影響整 個系統(tǒng)的性能。信道參數(shù)估計(jì)是實(shí)現(xiàn)無線通信系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。能否獲得詳細(xì)的信道 信息，從而在接收端正確地解調(diào)出發(fā)射信號，是衡量一個光通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。
[0007] 經(jīng)前期文獻(xiàn)調(diào)研可知，目前信道估計(jì)法W基于塊狀導(dǎo)頻的平均法和盲估計(jì)算法為 主，但運(yùn)兩種算法都存在一定不足。基于塊狀導(dǎo)頻的平均法頻率開支大，頻譜利用率低;盲 道法存在精度低、復(fù)雜度高、統(tǒng)計(jì)時間長等缺陷，在實(shí)際應(yīng)用中難W發(fā)揮作用。因此，有必要 研究一種克服當(dāng)前信道估計(jì)算法存在缺陷的新算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引為了克服傳統(tǒng)信道估計(jì)法頻譜利用率低，精度低等不足，本發(fā)明提出一種新型的 用于DDO-OFDM系統(tǒng)的基于梳狀導(dǎo)頻的信道估計(jì)法。本發(fā)明能減少導(dǎo)頻開支，提高頻帶利用 率，降低誤碼率，提高信噪比增益。前期仿真結(jié)果表明本算法具有良好的可靠性和穩(wěn)定性。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:一種適用于DDO-O抑M系統(tǒng)的基于梳狀 導(dǎo)頻的信道估計(jì)法，先用LSQeastsquare最小二乘法)信道估計(jì)算法平均法估計(jì)出導(dǎo)頻子 載波的頻率響應(yīng)，后在導(dǎo)頻子載波的頻率響應(yīng)的基礎(chǔ)上通過線性插值估計(jì)出數(shù)據(jù)子載波的 頻率響應(yīng)。
[0010] 具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0011] 步驟1、求出導(dǎo)頻位置。
[0012] 步驟2、在發(fā)射端的發(fā)送信號中的導(dǎo)頻位置插入導(dǎo)頻子載波。
[0013]步驟3、在接收端對接受信號在同等導(dǎo)頻位置處提取出導(dǎo)頻子載波。
[0014]步驟4、利用LS估算平均法估計(jì)出導(dǎo)頻子載波的平均頻率響應(yīng)；
[0015]步驟5、利用線性插值法估計(jì)出信道中數(shù)據(jù)子載波的頻率響應(yīng)。
[0016]所述步驟1導(dǎo)頻位置的求解具體如下：
[0017] (1-1)求出導(dǎo)頻個數(shù)P，其公式為：
[0019]其中，N為實(shí)際有效載波個數(shù)，L為導(dǎo)頻間隔。Ceil(X)表示取大于或者等于指定表 達(dá)式X的最小整數(shù)。
[0020] (1-2)計(jì)算出導(dǎo)頻子載波的位置。
[0022] 其中，in表示第n個導(dǎo)頻在頻率軸上的位置。
[0023]所述步驟2在發(fā)送信號中插入的導(dǎo)頻子載波向量為：
[0024]Xp= [X(il,:);X(i2,：)；...；X(in,：)；...；X(ip,:)JpXM
[0025]其中，X(in，：）為發(fā)送信號中插入的第n條導(dǎo)頻子載波。
[0026]所述步驟(3)在接受信號中提取出導(dǎo)頻子載波向量為：
[0027]Yp=[Y(ii，：）；Y(i2，：）；...；Y(in，：）；...；Y(ip，：）]pXM [002引其中，Y(in，：）為接收數(shù)據(jù)中提取出的第n條導(dǎo)頻子載波。
[0029]所述步驟(4)利用LS估算平均法估計(jì)出導(dǎo)頻子載波的平均頻率響應(yīng)，具體如下：
[0030] (4-1)利用LS估計(jì)法估計(jì)導(dǎo)頻子載波的頻率響應(yīng)，其公式為：
[003。馬=屯/JT^ =「#挺，:):;身托4 …;總:(4，:)每杉.，:)1
[0032] 其中，/'/(/,,，:；)為估計(jì)出的第n條導(dǎo)頻子載波的頻率響應(yīng)。
[0033] (4-2)對導(dǎo)頻位置處的頻率響應(yīng)在時間軸上求均值，得到導(dǎo)頻子載波的平均頻率 響應(yīng)。求得的導(dǎo)頻子載波的平均頻率響應(yīng)向量為：
[0034] =廬化）；為(,.2) 巧]滬1
[003引其中，/7 (\：)為第n條導(dǎo)頻子載波的平均頻率響應(yīng)。
[0036] 所述步驟(5)利用線性插值法估計(jì)出信道中數(shù)據(jù)子載波的頻率響應(yīng)，具體如下：
[0037] (5-1)對導(dǎo)頻子載波的平均頻率響應(yīng)在頻率軸上做線性插值，估計(jì)出信道中數(shù)據(jù) 子載波的頻率響應(yīng)。估計(jì)出的數(shù)據(jù)子載波頻率響應(yīng)為：
[0039] (5-2)將數(shù)據(jù)子載波的頻率響應(yīng)在時間軸上延拓，得到所需的信道頻率響應(yīng)。在時 間軸上拓展后的信道頻率響應(yīng)為：
[0041] 其中，M為OFDM符號個數(shù)。
[0042] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0043] 1.在同等導(dǎo)頻開支下，本發(fā)明的算法降低了誤碼率，提高了估計(jì)精度，提高了信噪 比增益。
[0044] 2.本發(fā)明的算法誤碼率受導(dǎo)頻開支影響小，即使用較小的導(dǎo)頻開支也能保證低誤 碼率，提高了頻帶利用率。
[0045] 3.本發(fā)明的算法復(fù)雜度低，實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0046] 圖1是O-OFDM的系統(tǒng)框圖。
[0047] 圖2是實(shí)施方法的流程圖。
[004引圖3是發(fā)射端O-OFDM的數(shù)據(jù)帖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]圖4是實(shí)施例1中當(dāng)導(dǎo)頻開支為1/512時，基于塊狀導(dǎo)頻LS估算平均法和本發(fā)明的 算法的前期實(shí)驗(yàn)誤碼率(ber)-性噪比（SNR)對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 下面結(jié)合實(shí)例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于 此。
[0051] 本發(fā)明主要是設(shè)及光正交頻分復(fù)用O-OFDM系統(tǒng)的直接檢測信道估計(jì)問題。如圖1 所示，O-OFDM包括S/P、QAM映射、數(shù)據(jù)子載波調(diào)制、插入導(dǎo)頻子載波、IFFT、加CP、加M序列、去 M序列、去CP、FFT、提取導(dǎo)頻子載波、信道估計(jì)、數(shù)據(jù)子載波解映射、QAM解映射、P/S等多個步 驟。其中插