宽带PDM-CO-OFDM系统中符号同步与信道估计的研究

摘要

随着云计算和物联网的发展，新兴的多媒体业务促使人们对通信的需求急剧增长，对信息基础设施造成压力，推动着光纤主干传输网容量的增加。提高光纤信道的传输速率和频谱利用率，以降低每比特信息的传输成本是驱使光网络传输能力提高的动力。采取相干光正交频分复用(coherent optical-orthogonal frequencydivision multiplexing，CO-OFDM)技术结合偏振复用技术(polarization divisionmultiplexing，PDM)能在提高频谱利用率的同时不会大幅度牺牲传输距离，能够满足未来超大容量长距离光通信的要求。开展PDM-CO-OFDM系统中的数字信号处理（digital signal processing，DSP）技术的研究，补偿系统中的各种损伤，对超宽带光通信系统的发展及应用具有重要意义。本文对PDM-CO-OFDM系统中DSP模块的符号同步与信道估计算法进行了研究与分析，主要成果如下:
　　1.提出了一种改进的符号同步算法，能解决传统的符号同步算法在光纤信道中受色散影响而偏移实际同步点的问题。数值仿真结果证明，改进的符号同步算法可获得精确的符号同步点。且该符号同步算法中用到的训练序列还可用于信道估计，减少了训练序列开销。
　　2.提出了针对PDM-CO-OFDM系统的基于低开销训练序列结构的信道估计算法。这对序列在两个偏振方向相应频率点上的正交性使得该信道估计算法仅需要一个训练序列块即可准确地获得PDM信道状态信息，有效传输速率由此得到了提高。数值仿真结果证明，改进的算法较偏振复用系统中传统的信道估计算法能获得更好的性能，尤其在光信噪比较低时优势更加明显。
　　3.基于改进的符号同步算法和信道估计算法，提出了一种联合符号同步与信道估计方法。数值仿真结果证明，该方法利用符号同步过程中估计的信道信息可以进一步改善信道估计性能。