直接检测光OFDM系统中信道估计算法的研究

摘要

光正交频分复用(Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，O-OFDM)技术以其高频谱利用率、强抗干扰能力以及良好的抗色散特性等诸多优势受到了通信界的广泛关注与研究。基于直接检测的光OFDM(Direct-Detection Optical OFDM，DDO-OFDM)传输系统由于其结构简单，成本低廉等优点使其在光纤骨干网中得到大量推广与运用。本文主要针对DDO-OFDM系统在电信号处理和光纤传输过程中所受到的频率选择性衰减以及其他噪声干扰影响进行了深入研究，取得的主要研究成果如下:
　　 1、研究并提出了基于时频域联合的信道估计算法补偿信道失真的影响。导频符号一般对OFDM信号进行频域采样，通过导频插值获得的各子信道频率响应只能补偿频域信道失真的影响，却没有把时域信号相关性考虑进去。为了提高信道估计的准确度，本文提出利用时频域联合信道估计的方案补偿时频域信道失真的影响，通过仿真和实验验证了该方案的可行性。实验结果表明:6.18Gb/s的OFDM信号经过100km标准单模光纤传输后在误码率为10-3时使用联合信道估计的方案比使用传统的信道估计的方案系统的接收功率代价降低了0.8dB。
　　 2、研究并提出了分频四次方相位估计算法估计和补偿DDO-OFDM系统中由于频率选择性衰落所导致的不同频率子载波产生的不同程度相位失真影响。受光纤色度色散和数字信号处理过程中电子器件等影响，接收OFDM信号存在频率选择性衰落，且一般变现为高频衰减影响，进而导致不同频率子载波发生不同程度的相位偏转。为此，本文提出了使用分频四次方相位估计算法估计和补偿OFDM信号各个子载波频率符号的相位偏转。实验结果表明，通过使用分频四次方相位估计算法后，OFDM信号的高频、中频和低频信号的相位偏转基本得到纠正，且使用了分频率四次方相位估计算法后的4Gb/s的OFDM在经过100km标准单模光纤传输后在误码率为10-4时其接收灵敏度相对于无相位估计方案提高了差不多1.8dB左右。

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摘要

附图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 技术背景

1．2．1 光OFDM传输系统

1．2．2 光OFDM系统中信道估计技术研究的意义

1．3 国内外研究进展

1．4 本文主要内容及框架

第2章 直接检测光OFDM系统

2．1 DDO-OFDM系统原理

2．2 DDO-OFDM系统数学模型分析

2．3 系统的信道损耗

2．4 系统所受的选择性衰减损耗分析

2．4．1 电域中信号处理的衰减

2．4．2 光纤信道中光纤色度色散导致的频率选择性衰减影响

2．5 DDO-OFDM系统信道估计模型

2．6 小结

第3章 DDO-OFDM系统中信道估计算法的优化

3．1 基于频域导频的信道估计算法

3．1．1 导频结构

3．1．2 导频和数据子载波的信道频率响应的获得

3．2 基于频域训练序列的信道估计算法

3．3 基于训练序列和导频符号的信道估计算法

3．4 DDO-OFDM系统中信道估计算法优化

3．5 系统仿真分析

3．5．1 仿真系统

3．5．2 仿真结果与分析

3．6 系统实验验证

3．6．1 实验系统

3．6．2 实验结果与分析

3．7 小结

第4章 DDO-OFDM系统中相位估计算法的研究

4．1 DDO-OFDM信号的相移特性分析

4．2 DDO-OFDM系统中的相位估计算法

4．2．1 适用于DDO-OFDM的修正四次方相位估计算法

4．2．2 改进的分频修正四次方相位估计算法

4．3 仿真参数对系统性能的影响

4．4 系统实验验证

4．4．1 实验系统

4．4．2 实验结果及分析

4．5 小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士期间发表的论文

附录B 攻读硕士期间参与的科研项目