CN102447659A - 一种基于单载波频域均衡的信号处理方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单载波频域均衡(SC-FDE)的信号处理方法，包括：光发信机产生独特字(UW)序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机。本发明还同时公开了一种基于SC-FDE的信号处理系统，采用本发明能简化光发信机硬件设备及降低光发信机的成本，并且提高时间同步的准确性，以及减少信道估计时占用的处理资源。

Description

一种基于单载波频域均衡的信号处理方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及光纤通讯领域中的信号处理技术，尤其涉及一种基于单载波频域均衡(SC-FDE，Single Carrier-Frequency Domain Equalization)的信号处理方法、装置及系统。

背景技术

在光纤通讯系统的信号传输过程中，由于高速率传输带来的色散和偏振模色散(PMD，Polarization Mode Dispersion)等情况，导致传输信道的失真和畸变，传输信道的失真和畸变进一步会引起码间干扰，码间干扰是影响光纤通讯系统中的通信质量的主要因素。因此，光纤通讯系统中使用SC-FDE技术来解决码间干扰问题。

SC-FDE技术中的一种解决码间干扰问题方法是插入训练序列的信号处理方法，具体为：在光发信机将训练序列作为独特字(UW，Unique Word)与所要发送的数据(Data)组成数据帧，将数据帧调制后的调制信号发送给光收信机；光收信机对接收到的调制信号进行解调得到解调后的数据帧，再利用解调后的数据帧中的UW进行时间同步、频偏估计和信道估计。

其中，所述数据帧的结构如图1所示，由前后两个UW和数据组成，每帧数据之间重叠一个UW；所述UW为长度是M+2L的序列，构成UW的方法为：先产生长度为M的特定序列，将该特定序列中后L个符号复制，添加到长度为M的序列之前形成前缀，将该特定序列中前L个符号复制，添加到长度为M的序列之后形成后缀，构成长度为M+2L的UW。所述长度为M的特定序列，使用恒包络零自相关(CAZAC，Const Amplitude Zero Auto-Corelation)序列为最优序列。所述利用解调后的数据帧中的UW进行时间同步、频偏估计和信道估计包括：目前已有技术进行时间同步的方法为Schmidl方法，频偏估计是基于时间同步计算而得，信道估计为采用最大似然估计法。

但是上述插入训练序列的方法中存在以下问题：

一、传输CAZAC序列组成的数据帧需要使用高端数模转换器(DAC，Digital-to-Analog Converter)，而高端DAC结构复杂且价格高；

二、上述信号处理方法进行时间同步所使用的Schmidl同步计算方法，由于解调后的数据帧中前后两个UW相同，所以会出现确定的同步位置不够准确的问题，且Schmidl同步计算方法存在相关峰不够尖锐的问题；

三、上述信号处理方法信道估计所使用的最大似然估计法，由于需要进行大量的矩阵以及逆矩阵运算，所以运算量巨大，因此会占用光收信机较大的处理资源。

可见，目前已有的插入训练序列的信号处理方法，无法简化光发信机硬件设备及降低光发信机的成本，并且无法保证时间同步的准确性，以及信道估计时占用光收信机较大的处理资源。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于SC-FDE的信号处理方法、装置及系统，简化光发信机硬件设备及降低光发信机的成本，并且提高时间同步的准确性，以及减少信道估计时占用的处理资源。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种基于SC-FDE的信号处理方法，该方法包括：

光发信机产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机。

上述方案中，所述产生UW序列，包括：使用二元序列组成UW序列，根据以下条件选定二元序列：

$\underset{n=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}u\left(n\right)u\left((n+k)\mathrm{mod}M\right)=\left\{\begin{array}{c}M......k=0\\ 4-M.......k=M/2\\ 0......\mathrm{else}\end{array}\right.;$ 其中，u(n)为UW序列，M为UW序列的长度，k＝0，1，...，M-1；

u(n)∈{+1，-1}，n＝0，1，...，M-1；

所述u(n)序列的长度是4的倍数；

u(n)中的第M/2-1个和第M-1个设置为-1；

所述UW序列的前半部分与后半部分呈互补关系：

u(n)＝-u(n+M/2)，n＝0，...，M/2-2。

上述方案中，所述同步数据块为：由A、B、C三段同步序列组成，A段同步序列长L个比特，B和C同步序列均长N个比特；其中，A同步序列的L个比特数据为二元序列s′(n)(n＝N/2-L，...，N/2-1)；B和C同步序列为Sync(n)，Sync(n)＝s′(n)x(n)，x(n)为长度为N的二元序列，选定x(n)二元序列的条件与产生UW序列时选定二元序列的条件相同；

其中，所述s′(n)可以根据条件 $\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(n+N/2).........n=\mathrm{0,1},...,N/2-1\\ s^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(N-n)............n=\mathrm{1,2},...,N/2-1\end{array}\right.$ 选定。

上述方案中，所述将超级帧作为基带信号发送给光收信机之后，该方法还包括：光收信机接收到光发信机发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行相关计算获得信道估计值。

上述方案中，所述利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，包括：

光收信机分别读取两个偏振态的基带信号中长度大于同步数据块中B和C同步序列的长度之和的数据；

利用自身产生的长度为同步数据块中B或C同步序列的长度的与光发信机产生同步数据块时所用的二元序列相同的序列对读取的部分基带信号数据进行滑动计算；

滑动计算的结果中的最大值所对应的解调后的基带信号数据即为时间同步的位置。

上述方案中，所述利用UW序列进行相关计算获得信道估计值之前，该方法还包括：光收信机对时间同步后的基带信号进行频率偏差估计；根据频率偏差估计的结果消除载波频率偏差，对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计。

上述方案中，所述对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计，包括：光收信机按照光发信机产生UW序列的方式产生长度为M的UW序列，利用自身产生的UW序列与消除载波频率偏差后的基带信号做相关计算，获取信道估计结果。

本发明提供了一种基于SC-FDE的信号处理方法，该方法包括：

光收信机接收到光发信机发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行相关计算获得信道估计值。

上述方案中，所述光收信机接收到光发信机发来的基带信号之前，该方法还包括：光发信机产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机。

上述方案中，所述产生UW序列，包括：使用二元序列组成UW序列，根据以下条件选定二元序列：

$\underset{n=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}u\left(n\right)u\left((n+k)\mathrm{mod}M\right)=\left\{\begin{array}{c}M......k=0\\ 4-M.......k=M/2\\ 0......\mathrm{else}\end{array}\right.;$ 其中，u(n)为UW序列，M为UW序列的长度，k＝0，1，...，M-1；

u(n)∈{+1，-1}，n＝0，1，...，M-1；

所述u(n)序列的长度是4的倍数；

u(n)中的第M/2-1个和第M-1个设置为-1；

所述UW序列的前半部分与后半部分呈互补关系：

u(n)＝-u(n+M/2)，n＝0，...，M/2-2。

上述方案中，所述同步数据块为：由A、B、C三段同步序列组成，A段同步序列长L个比特，B和C同步序列均长N个比特；其中，A同步序列的L个比特数据为二元序列s′(n)(n＝N/2-L，...，N/2-1)；B和C同步序列为Sync(n)，Sync(n)＝s′(n)x(n)，x(n)为长度为N的二元序列，选定x(n)二元序列的条件与产生UW序列时选定二元序列的条件相同；

其中，所述s′(n)可以根据条件 $\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(n+N/2).........n=\mathrm{0,1},...,N/2-1\\ s^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(N-n)............n=\mathrm{1,2},...,N/2-1\end{array}\right.$ 选定。

上述方案中，所述利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，包括：

光收信机分别读取两个偏振态的基带信号中长度大于同步数据块中B和C同步序列的长度之和的数据；

利用自身产生的长度为同步数据块中B或C同步序列的长度的与光发信机产生同步数据块时所用的二元序列相同的序列对读取的部分基带信号数据进行滑动计算；

滑动计算的结果中的最大值所对应的解调后的基带信号数据即为时间同步的位置。

上述方案中，所述利用UW序列进行相关计算获得信道估计值之前，该方法还包括：光收信机对时间同步后的基带信号进行频率偏差估计；根据频率偏差估计的结果消除载波频率偏差，对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计。

上述方案中，所述对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计，包括：光收信机按照光发信机产生UW序列的方式产生长度为M的UW序列，利用自身产生的UW序列与消除载波频率偏差后的基带信号做相关计算，获取信道估计结果。

本发明还提供了一种基于SC-FDE的信号处理系统，该系统包括：光发信机和光收信机；其中，

光发信机，用于产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机；

光收信机，用于接收到光发信机发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行信道估计。

本发明提供了一种光发信机，该光发信机包括：发送信号处理模块和光调制模块；其中，

发送信号处理模块，用于产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧发送给光调制模块；

光调制模块，用于接收发送信号处理模块发来的超级帧作为基带信号，将基带信号调制后发送给光收信机。

上述方案中，所述发送信号处理模块，具体用于使用二元序列组成UW序列，根据以下条件选定二元序列：

$\underset{n=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}u\left(n\right)u\left((n+k)\mathrm{mod}M\right)=\left\{\begin{array}{c}M......k=0\\ 4-M.......k=M/2\\ 0......\mathrm{else}\end{array}\right.;$ 其中，u(n)为UW序列，M为UW序列的长度，k＝0，1，...，M-1；

u(n)∈{+1，-1}，n＝0，1，...，M-1；

所述u(n)序列的长度是4的倍数；

u(n)中的第M/2-1个和第M-1个设置为-1；

所述UW序列的前半部分与后半部分呈互补关系：

u(n)＝-u(n+M/2)，n＝0，...，M/2-2。

上述方案中，所述发送信号处理模块，具体用于由A、B、C三段同步序列组成，A段同步序列长L个比特，B和C同步序列均长N个比特；其中，A同步序列的L个比特数据为二元序列s′(n)(n＝N/2-L，...，N/2-1)；B和C同步序列为Sync(n)，Sync(n)＝s′(n)x(n)，x(n)为长度为N的二元序列，选定x(n)二元序列的条件与产生UW序列时选定二元序列的条件相同；

其中，所述s′(n)可以根据条件 $\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(n+N/2).........n=\mathrm{0,1},...,N/2-1\\ s^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(N-n)............n=\mathrm{1,2},...,N/2-1\end{array}\right.$ 选定。

本发明还提供了一种光收信机，该光收信机包括：接收信号处理模块和光解调模块；其中，

光解调模块，用于接收光发信机发来的调制信号，对调制信号解调得到基带信号，将解调后的基带信号发送给接收信号处理模块；

接收信号处理模块，用于接收到光解调模块发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行信道估计。

上述方案中，所述接收信号处理模块，具体用于分别读取两个偏振态的基带信号中长度大于同步数据块中B和C同步序列的长度之和的数据；利用自身产生的长度为同步数据块中B或C同步序列的长度的与光发信机产生同步数据块时所用的二元序列相同的序列对读取的部分基带信号数据进行滑动计算；滑动计算的结果中的最大值所对应的解调后的基带信号数据即为时间同步的位置。

上述方案中，所述接收信号处理模块，具体用于对时间同步后的基带信号进行频率偏差估计；根据频率偏差估计的结果消除载波频率偏差，对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计。

上述方案中，所述接收信号处理模块，具体用于按照光发信机产生UW序列的方式产生长度为M的UW序列，利用自身产生的UW序列与消除载波频率偏差后的基带信号做相关计算，获取信道估计结果。

本发明所提供的基于SC-FDE的信号处理方法、装置及系统，具有以下的优点和特点：光发信机产生的UW序列使用二元序列，由于二元序列比CAZAC序列简单，所以光发信机中不需要使用高端且复杂的DAC，从而能简化光发信机硬件设备及降低光发信机的成本；

另外，本发明在光收信机中利用自身产生的同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，由于同步数据块在一个超级帧中只有一个，如此，比现有方法中根据每个数据帧有两个相同的UW序列进行同步更为准确；且使用滑动计算能够避免Schmidl同步计算相关峰不够尖锐的问题，以及滑动计算比Schmidl同步计算更为精确；

本发明光收信机中使用了相关计算获得信道估计值，相关计算能够与现有方法中使用的最大似然估计法相比，相关计算不需要进行逆矩阵运算，所以本发明具有运算量小，占用资源少的优势。

附图说明

图1为现有技术中的数据帧组成结构示意图；

图2为本发明基于SC-FDE的信号处理方法中光发信机的信号处理流程示意图；

图3为本发明光发信机中产生的同步数据块组成结构示意图；

图4为本发明光发信机中一个超级帧的组成结构示意图；

图5为本发明基于SC-FDE的信号处理方法中光收信机的信号处理流程示意图；

图6为本发明基于SC-FDE的信号处理系统组成示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：光发信机产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机；所述光收信机接收到基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行相关计算获得信道估计值。

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明提出的基于SC-FDE的信号处理方法中光发信机的信号处理流程如图2所示，包括以下步骤：

步骤101：光发信机产生UW序列和同步数据块，用UW序列和所要发送的Data组成数据帧，用一个同步数据块和多个数据帧组成超级帧。

这里，所述产生UW序列为：使用二元序列组成UW序列，可以根据以下条件选定二元序列：

$\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(n+N/2).........n=\mathrm{0,1},...,N/2-1\\ s^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(N-n)............n=\mathrm{1,2},...,N/2-1\end{array}\right.$ 其中，u(n)为UW序列，M为UW序列的长度，k＝0，1，...，M-1；

u(n)∈{+1，-1}，n＝0，1，...，M-1；

u(n)序列的长度是4的倍数；

u(n)中的第M/2-1个和第M-1个设置为-1；

序列的前半部分与后半部分呈互补关系：u(n)＝-u(n+M/2)，n＝0，...，M/2-2。

所述二元序列为已有技术中的已有序列，这里不做赘述；根据上述条件选定二元序列的方式为已有技术，这里不做赘述；

所述同步数据块为：由A、B、C三段同步序列组成，如图3所示，A段同步序列长为L个比特，B和C同步序列长均为N个比特；其中，A同步序列的L个比特数据为二元序列s′(n)(n＝N/2-L，...，N/2-1)；B和C同步序列为Sync(n)，Sync(n)＝s′(n)x(n)；其中，x(n)为长度为N的二元序列，选定x(n)的二元序列的条件与产生UW序列时的条件相同为：

$\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)x\left((n+k)\mathrm{mod}N\right)=\left\{\begin{array}{c}N......k=0\\ 4-N.......k=N/2\\ 0......\mathrm{else}\end{array}\right.;$ N为x(n)的长度，k＝0，1，...，N-1；

x(n)∈{+1，-1}，n＝0，1，...，N-1；

x(n)序列的长度是4的倍数；

x(n)中的第N/2-1个和第N-1个设置为-1；

序列的前半部分与后半部分呈互补关系：x(n)＝-x(n+N/2)，n＝0，...，N/2-2。

所述s′(n)可以根据条件 $\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(n+N/2).........n=\mathrm{0,1},...,N/2-1\\ s^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(N-n)............n=\mathrm{1,2},...,N/2-1\end{array}\right.$ 选定。

所述组成数据帧为：将长度为M的相同的两个UW分别添加在Data的前后端，组成一个数据帧；所述组成超级帧为：将同步数据块添加在多个数据帧之前，如图4所示，其中，超级帧包括一个同步块以及多个数据帧，每个数据帧包括两个UW和一段Data。其中，所述多个为根据已有技术中规定的超级帧所包含的子帧数量而定。

另外，由于现有技术中光发信机会产生两个不同偏振态的基带信号，所以在步骤101操作的同时，还会以同样的方法产生另一个偏振态的UW序列和同步数据块，用偏振态UW序列和所要发送的Data组成数据帧，用一个同步数据块和多个数据帧组成超级帧；

其中，所述另一个偏振态的UW序列可以为两个偏振态中的一个UW序列的d次循环移位；所述另一个偏振态的同步数据块与两个偏振态中的一个同步数据块相同。

步骤102：光发信机将超级帧组成的基带信号进行调制后成为调制信号，将调制信号发送给光收信机。

这里，所述调制为已有技术，具体调制过程这里不做赘述，可以使用马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)调制器对基带信号进行调制。

本发明提出的基于SC-FDE的信号处理方法中光收信机的信号处理流程如图5所示，包括以下步骤：

步骤201：光收信机收到光发信机发来的调制信号后，对调制信号解调得到基带信号。

这里，所述解调为已有技术，具体解调过程这里不做赘述；

所述解调得到基带信号可以表示为：

$r\left(n\right)=\left[\begin{array}{c}{r}_1\left(n\right)\\ r_2\left(n\right)\end{array}\right]=w\left(n\right)+\exp (j\left(\mathrm{\Δ\ω}{T}_{s}n\right)\left[\begin{array}{c}\underset{k=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}(h_{11}\left(k\right)s_1(n-k)+h_{12}\left(k\right)s_2(n-k))\\ \underset{k=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}(h_{21}\left(k\right)s_1(n-k)+h_{22}\left(k\right)s_2(n-k))\end{array}\right];$

其中，r(n)表示光收信机解调得到的基带信号；r₁(n)和r₂(n)分别表示光收信机解调得到的两个偏振态的基带信号；Δω为载波频率偏差，T_s为模数转换器(ADC，Analog-Digital-Convertor)采样时间间隔频率；w(n)为高斯白噪声；h(k)为冲击响应函数表达式，为已有技术，这里不做赘述；s₁(n)和s₂(n)分别表示光发信机产生的两个偏振态的基带信号。

步骤202：光收信机对解调后的基带信号做滑动计算进行时间同步。

这里，所述对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步包括：光收信机分别从解调得到的两个偏振态的基带信号中任意一比特数据开始读取长度大于2N的数据作为同步计算信号；利用自身产生的长度为N的x(n)对上述读取的同步计算信号进行滑动计算；滑动计算的结果中的最大值所对应的解调后的基带信号数据即为时间同步的位置；

其中，所述时间同步的位置为解调后的基带信号的帧头位置，即确定了时间同步的位置即可找到基带信号的帧头；

所述滑动计算的结果中的最大值为：若本次读取的长度大于2N的基带信号计算后，没有得到最大值，则从本次读取的基带信号之后再次读取长度大于2N的基带信号，直至得到滑动计算的结果中的最大值为止；其中，最大值可以为根据滑动计算的结果是否大于预置的门限值来确定，比如，可以预置该门限值为0.9；

N表示同步数据块中B或C同步序列的长度；x(n)为光发信机产生同步数据块时所用的二元序列，光收信机中使用光发信机相同的方法产生该序列，长度与光发信机中相同，为N；

所述滑动计算可以包括以下计算步骤：

$P_1\left(m\right)=\underset{k=0}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(k\right)x(k+N/2)r_1(m+k)r_1^{*}(m+k+N/2),$

$P_2\left(m\right)=\underset{k=0}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(k\right)x(k+N/2)r_2(m+k)r_2^{*}(m+k+N/2);$

$R_1\left(m\right)=\underset{k=0}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r_1(m+k+N/2)\right|}^2,$ $R_2\left(m\right)=\underset{k=0}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r_2(m+k+N/2)\right|}^2;$

$M\left(m\right)=\frac{\left|P_1\left(m\right)\right|}{R_1\left(m\right)}+\frac{\left|P_2\left(m\right)\right|}{R_2\left(m\right)};$

所述时间同步的位置为M(m)值最大的数据m处，可以表示为： $\hat{d}=\arg \underset{m}{\max }\left(M\left(m\right)\right).$

步骤203：光收信机对同步后的基带信号进行频率偏差估计，根据频率偏差估计结果消除频率偏差，获得消除频率偏差后的基带信号。

这里，所述频率偏差估计可以为：利用步骤202中自身产生的长度为N的x(n)对从同步后的基带信号的帧头位置起读取的长度大于2N的数据进行相关计算，带入不同的频率进行计算，得到结果中的最大值所对应的频偏值即为最终获得的频率偏差估计值；

其中，所述相关计算可以使用公式：

$\mathrm{\Φ}\left(f\right)=\underset{k=1}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{r(N-k)r^{*}(N+k)x(N-k)x(N+k)}{\left|r(N-k)r^{*}(N+k)\right|}\exp (-j2\mathrm{\πfk});$

所述最大值对应的频偏值可以表示为：

所述根据频率偏差估计结果消除频率偏差为已有技术，可以包括：使用计算出的频率偏差估计值对接收到的同步后的基带信号进行频率调整，得到频率调整后的基带信号。

进一步的，用户若需要更精确的频率偏差估计，则可设置对上述经过一次消除频率偏差后的基带信号进行第二次频率偏差估计，再根据频率偏差估计结果消除频率偏差，获得消除频率偏差后的基带信号。

其中，所述第二次频率偏差估计使用公式：

$\mathrm{\Φ}\left(f\right)=\underset{k=1}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{r(N-k)r^{*}(N+k)}{\left|r(N-k)r^{*}(N+k)\right|}\exp (-j2\mathrm{\πfk})$ 带入不同的频率进行计算，再将得到结果中的最大值利用公式计算出第二次频率偏差估计值。

步骤204：光收信机对消除频率偏差后的基带信号进行信道估计。

这里，所述消除载波频率偏差后的基带信号可以表示为：

$r\left(n\right)=\left[\begin{array}{c}{r}_1\left(n\right)\\ r_2\left(n\right)\end{array}\right]=w\left(n\right)+\left[\begin{array}{c}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}(h_{11}\left(l\right)s_1(n-l)+h_{12}\left(l\right)s_2(n-l))\\ \underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}(h_{21}\left(l\right)s_1(n-l)+h_{22}\left(l\right)s_2(n-l))\end{array}\right],n=\mathrm{0,1},...,L-1;$

所述进行信道估计包括：光收信机按照光发信机产生UW序列的方式产生长度为M的UW序列，利用自身产生的UW序列与消除载波频率偏差后的基带信号做相关计算，获取信道估计结果；

其中，所述相关计算可以使用以下公式：

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_1(n+k)u_1^{*}\left(k\right)=\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_1(n+k)u_1^{*}\left(k\right)+\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}[h_{11}\left(l\right)u_1(n+k-l)+h_{12}\left(l\right)u_2(n+k-l)]u_1^{*}\left(k\right),$

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_1(n+k)u_2^{*}\left(k\right)=\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_1(n+k)u_2^{*}\left(k\right)+\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}[h_{11}\left(l\right)u_1(n+k-l)+h_{12}\left(l\right)u_2(n+k-l)]u_2^{*}\left(k\right),$

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_2(n+k)u_1^{*}\left(k\right)=\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_2(n+k)u_1^{*}\left(k\right)+\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}[h_{21}\left(l\right)u_1(n+k-l)+h_{22}\left(l\right)u_2(n+k-l)]u_1^{*}\left(k\right),$

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_2(n+k)u_2^{*}\left(k\right)=\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_2(n+k)u_2^{*}\left(k\right)+\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}[h_{21}\left(l\right)u_1(n+k-l)+h_{22}\left(l\right)u_2(n+k-l)]u_2^{*}\left(k\right);$

其中，u(k)为光收信机产生的UW序列，长度为M；

如果一个偏振态上的UW序列相对于另一个偏振态上的UW序列的循环移位d满足L≤d＜M/2-(L-1)则：

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{u}_1(n+k-l)u_1^{*}\left(k\right)=0,n\≠l,n,l=\mathrm{0,1},...,L-1,$ $\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{u}_1(n+k-l)u_2^{*}\left(k\right)=0,n,l=\mathrm{0,1},...,L-1,$

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{u}_2(n+k-l)u_1^{*}\left(k\right)=0,n,l=\mathrm{0,1},...,L-1,$ $\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{u}_2(n+k-l)u_2^{*}\left(k\right)=0,n\≠l,n,l=0,...,L-1.$

设h₁＝[h₁₁(0)，...，h₁₁(L-1)，h₁₂(0)，...，h₁₂(L-1)]^T，

h₂＝[h₂₁(0)，...，h₂₁(L-1)，h₂₂(0)，...，h₂₂(L-1)]^T，

$y_1=[\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_1\left(k\right)u_1^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_1(k+L-1)u_1^{*}\left(k\right),\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_1\left(k\right)u_2^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_1(k+L-1)u_2^{*}\left(k\right)],$

$y_2={[\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_2\left(k\right)u_1^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_2(k+L-1)u_1^{*}\left(k\right),\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_2\left(k\right)u_2^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_2(k+L-1)u_2^{*}\left(k\right)]}^T,$

$w_1={[\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_1\left(k\right)u_1^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_1(k+L-1)u_1^{*}\left(k\right),\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_1\left(k\right)u_2^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_1(k+L-1)u_2^{*}\left(k\right)]}^T,$

$w_2={[\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_2\left(k\right)u_1^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_2(k+L-1)u_1^{*}\left(k\right),\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_2\left(k\right)u_2^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_2(k+L-1)u_2^{*}\left(k\right)]}^T,$

可得： $h_1=\frac{1}{M}(y_1-w_1),$ $h_2=\frac{1}{M}(y_2-w_2);$

其中，h₁、h₂表示两个偏振态的信道冲击响应函数，y₁、y₂表示两个偏振态的基带信号与UW序列相关计算的结果，w₁、w₂表示两个偏振态中的噪声；

当上述公式中w₁、w₂为零时，所得的h₁、h₂为两个偏振态分别对应的信道估计，可以表示为： ${\hat{h}}_1=\frac{1}{M}{y}_1,$ ${\hat{h}}_2=\frac{1}{M}{y}_2.$

如图6所示，本发明提供了一种基于SC-FDE的信号处理系统，该系统包括：光发信机21和光收信机22；其中，

光发信机21，用于产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机22；

光收信机22，用于接收到光发信机21发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行信道估计。

所述光发信机21，具体用于使用二元序列组成UW序列，可以根据以下条件选定二元序列：

$\underset{n=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}u\left(n\right)u\left((n+k)\mathrm{mod}M\right)=\left\{\begin{array}{c}M......k=0\\ 4-M.......k=M/2\\ 0......\mathrm{else}\end{array}\right.;$ 其中，u(n)为UW序列，M为UW序列的长度，k＝0，1，...，M-1；

u(n)∈{+1，-1}，n＝0，1，...，M-1；

该u(n)序列的长度是4的倍数；

u(n)中的第M/2-1个和第M-1个设置为-1；

序列的前半部分与后半部分呈互补关系：u(n)＝-u(n+M/2)，n＝0，...，M/2-2。

所述光发信机21，具体用于产生同步数据块时，产生L个符号长的二元序列s′(n)作为A同步序列，在产生长为N的二元序列Sync(n)作为B和C同步序列；

其中，Sync(n)＝s′(n)x(n)，x(n)为长度为N的二元序列，选定x(n)的二元序列的条件与产生UW序列时的条件相同为：

$\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)x\left((n+k)\mathrm{mod}N\right)=\left\{\begin{array}{c}N......k=0\\ 4-N.......k=N/2\\ 0......\mathrm{else}\end{array}\right.;$ N为x(n)的长度，k＝0，1，...，N-1；

x(n)∈{+1，-1}，n＝0，1，...，N-1；

x(n)序列的长度是4的倍数；

x(n)中的第N/2-1个和第N-1个设置为-1；

序列的前半部分与后半部分呈互补关系：x(n)＝-x(n+N/2)，n＝0，...，N/2-2；

s′(n)可以根据条件 $\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(n+N/2).........n=\mathrm{0,1},...,N/2-1\\ s^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(N-n)............n=\mathrm{1,2},...,N/2-1\end{array}\right.$ 选定。

所述光发信机21，具体用于将长度为M的相同的两个UW分别添加在Data的前后端，组成一个数据帧；将同步数据块添加在多个数据帧之前组成超级帧。

所述光发信机21，具体用于根据现有技术产生两个不同偏振态的基带信号，所以在产生一个超级帧的同时，还会以同样的方法产生另一个偏振态的UW序列和同步数据块，用UW序列和所要发送的Data组成数据帧，用一个同步数据块和多个数据帧组成超级帧；其中，所述另一个偏振态UW序列可以为两个偏振态中的另一个的UW序列的d次循环移位；所述另一个偏振态的同步数据块与两个偏振态中的一个同步数据块相同。

所述光发信机21，还用于将超级帧作为基带信号，将基带信号调制后发送给光收信机22；相应的，所述光收信机22，还用于接收光发信机21发来的调制信号，对调制信号解调得到基带信号。

所述光收信机22，具体用于分别从解调得到的两个偏振态的基带信号中任意一比特数据开始读取长度大于2N的数据作为同步计算信号；利用自身产生的长度为N的x(n)对上述读取的同步计算信号进行滑动计算；滑动计算的结果中的最大值所对应的解调后的基带信号数据即为时间同步的位置；

其中，N表示同步数据块中B或C同步序列的长度；x(n)为光发信机21产生同步数据块时所用的二元序列，光收信机22中使用光发信机21相同的方法产生该序列，长度与光发信机21中相同为N；

所述滑动计算可以包括以下计算步骤：

$P_1\left(m\right)=\underset{k=0}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(k\right)x(k+N/2)r_1(m+k)r_1^{*}(m+k+N/2),$

$P_2\left(m\right)=\underset{k=0}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(k\right)x(k+N/2)r_2(m+k)r_2^{*}(m+k+N/2);$

$R_1\left(m\right)=\underset{k=0}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r_1(m+k+N/2)\right|}^2,$ $R_2\left(m\right)=\underset{k=0}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|r_2(m+k+N/2)\right|}^2;$

$M\left(m\right)=\frac{\left|P_1\left(m\right)\right|}{R_1\left(m\right)}+\frac{\left|P_2\left(m\right)\right|}{R_2\left(m\right)};$

所述时间同步的位置为M(m)值最大的数据m处，可以表示为： $\hat{d}=\arg \underset{m}{\max }\left(M\left(m\right)\right).$

所述光收信机22，还用于同步后的基带信号进行频率偏差估计，根据频率偏差估计结果消除频率偏差，获得消除频率偏差后的基带信号。

所述光收信机22，具体用于进行频率偏差估计时，利用自身产生的长度为N的x(n)对从同步后的基带信号的帧头位置起读取的长度大于2N的数据进行相关计算，带入不同的频率进行计算，得到结果中的最大值所对应的频偏值即为最终获得的频率偏差估计值；

其中，所述相关计算可以使用公式：

$\mathrm{\Φ}\left(f\right)=\underset{k=1}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{r(N-k)r^{*}(N+k)x(N-k)x(N+k)}{\left|r(N-k)r^{*}(N+k)\right|}\exp (-j2\mathrm{\πfk});$

所述最大值对应的频偏值可以表示为：

表示频率偏差值。

进一步的，用户若需要更精确的频率偏差估计，则对上述经过一次消除频率偏差后的基带信号进行第二次频率偏差估计，再根据频率偏差估计结果消除频率偏差，获得消除频率偏差后的基带信号。

其中，所述第二次频率偏差估计使用公式：

$\mathrm{\Φ}\left(f\right)=\underset{k=1}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{r(N-k)r^{*}(N+k)}{\left|r(N-k)r^{*}(N+k)\right|}\exp (-j2\mathrm{\πfk})$ 带入不同的频率进行计算，再将得到结果中的最大值利用公式

计算出第二次频率偏差估计值。

所述光收信机22，具体用于对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计；

其中，所述消除载波频率偏差后的基带信号可以表示为：

$r\left(n\right)=\left[\begin{array}{c}{r}_1\left(n\right)\\ r_2\left(n\right)\end{array}\right]=w\left(n\right)+\left[\begin{array}{c}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}(h_{11}\left(l\right)s_1(n-l)+h_{12}\left(l\right)s_2(n-l))\\ \underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}(h_{21}\left(l\right)s_1(n-l)+h_{22}\left(l\right)s_2(n-l))\end{array}\right],n=\mathrm{0,1},...,L-1;$

所述光收信机22，具体用于按照光发信机21产生UW序列的方式产生长度为M的UW序列，利用自身产生的UW序列与消除载波频率偏差后的基带信号做相关计算，获取信道估计结果；

其中，所述相关计算可以使用以下公式：

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_1(n+k)u_1^{*}\left(k\right)=\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_1(n+k)u_1^{*}\left(k\right)+\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}[h_{11}\left(l\right)u_1(n+k-l)+h_{12}\left(l\right)u_2(n+k-l)]u_1^{*}\left(k\right)$

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_1(n+k)u_2^{*}\left(k\right)=\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_1(n+k)u_2^{*}\left(k\right)+\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}[h_{11}\left(l\right)u_1(n+k-l)+h_{12}\left(l\right)u_2(n+k-l)]u_2^{*}\left(k\right)$

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_2(n+k)u_1^{*}\left(k\right)=\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_2(n+k)u_1^{*}\left(k\right)+\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}[h_{21}\left(l\right)u_1(n+k-l)+h_{22}\left(l\right)u_2(n+k-l)]u_1^{*}\left(k\right)$

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_2(n+k)u_2^{*}\left(k\right)=\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_2(n+k)u_2^{*}\left(k\right)+\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}[h_{21}\left(l\right)u_1(n+k-l)+h_{22}\left(l\right)u_2(n+k-l)]u_2^{*}\left(k\right);$

其中，u(k)为光收信机22产生的UW序列，长度为M；

如果一个偏振态上的UW序列相对于另一个偏振态上的UW序列的循环移位d满足L≤d＜M/2-(L-1)则：

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{u}_1(n+k-l)u_1^{*}\left(k\right)=0,n\≠l,n,l=\mathrm{0,1},...,L-1,$ $\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{u}_1(n+k-l)u_2^{*}\left(k\right)=0,n,l=\mathrm{0,1},...,L-1,$

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{u}_2(n+k-l)u_1^{*}\left(k\right)=0,n,l=\mathrm{0,1},...,L-1,$ $\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{u}_2(n+k-l)u_2^{*}\left(k\right)=0,n\≠l,n,l=0,...,L-1$

设h₁＝[h₁₁(0)，...，h₁₁(L-1)，h₁₂(0)，...，h₁₂(L-1)]^T，

h₂＝[h₂₁(0)，...，h₂₁(L-1)，h₂₂(0)，...，h₂₂(L-1)]^T，

$y_1=[\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_1\left(k\right)u_1^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_1(k+L-1)u_1^{*}\left(k\right),\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_1\left(k\right)u_2^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_1(k+L-1)u_2^{*}\left(k\right)],$

$y_2={[\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_2\left(k\right)u_1^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_2(k+L-1)u_1^{*}\left(k\right),\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_2\left(k\right)u_2^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{r}_2(k+L-1)u_2^{*}\left(k\right)]}^T,$

$w_1={[\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_1\left(k\right)u_1^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_1(k+L-1)u_1^{*}\left(k\right),\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_1\left(k\right)u_2^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_1(k+L-1)u_2^{*}\left(k\right)]}^T,$

$w_2={[\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_2\left(k\right)u_1^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_2(k+L-1)u_1^{*}\left(k\right),\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_2\left(k\right)u_2^{*}\left(k\right),...,\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{w}_2(k+L-1)u_2^{*}\left(k\right)]}^T,$

其中，h₁、h₂表示两个偏振态的信道冲击响应函数，y₁、y₂表示两个偏振态的基带信号与UW序列相关计算的结果，w₁、w₂表示两个偏振态中的噪声；当上述公式中w₁、w₂为零时，所得的h₁、h₂为两个偏振态分别对应的信道估计，可以表示为：

$h_1=\frac{1}{M}(y_1-w_1),$ $h_2=\frac{1}{M}(y_2-w_2)$

两个偏振态分别对应的信道估计为：

所述光发信机21包括：发送信号处理模块211和光调制模块212；其中，

发送信号处理模块211，用于产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧发送给光调制模块212；

光调制模块212，用于接收发送信号处理模块211发来的超级帧作为基带信号，将基带信号调制后发送给光收信机22。

所述发送信号处理模块211，具体用于使用二元序列组成UW序列，可以根据以下条件选定二元序列：

$\underset{n=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}u\left(n\right)u\left((n+k)\mathrm{mod}M\right)=\left\{\begin{array}{c}M......k=0\\ 4-M.......k=M/2\\ 0......\mathrm{else}\end{array}\right.;$ 其中，u(n)为UW序列，M为UW序列的长度，k＝0，1，...，M-1；

u(n)∈{+1，-1}，n＝0，1，...，M-1；

该u(n)序列的长度是4的倍数；

u(n)中的第M/2-1个和第M-1个设置为-1；

序列的前半部分与后半部分呈互补关系：u(n)＝-u(n+M/2)，n＝0，...，M/2-2。

所述发送信号处理模块211，具体用于产生同步数据块时，产生L个符号长的二元序列s′(n)作为A同步序列，在产生长为N的二元序列Sync(n)作为B和C同步序列；

其中，Sync(n)＝s′(n)x(n)，x(n)为长度为N的二元序列，选定x(n)的二元序列的条件与产生UW序列时的条件相同为：

$\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)x\left((n+k)\mathrm{mod}N\right)=\left\{\begin{array}{c}N......k=0\\ 4-N.......k=N/2\\ 0......\mathrm{else}\end{array}\right.;$ N为x(n)的长度，k＝0，1，...，N-1；

x(n)∈{+1，-1}，n＝0，1，...，N-1；

x(n)序列的长度是4的倍数；

x(n)中的第N/2-1个和第N-1个设置为-1；

序列的前半部分与后半部分呈互补关系：x(n)＝-x(n+N/2)，n＝0，...，N/2-2；

s′(n)可以根据条件 $\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(n+N/2).........n=\mathrm{0,1},...,N/2-1\\ s^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(N-n)............n=\mathrm{1,2},...,N/2-1\end{array}\right.$ 选定。

所述发送信号处理模块211，具体用于将长度为M的相同的两个UW分别添加在Data的前后端，组成一个数据帧；将同步数据块添加在多个数据帧之前组成超级帧。

所述发送信号处理模块211，具体用于根据现有技术产生两个不同偏振态的基带信号，所以在产生一个超级帧的同时，还会以同样的方法产生另一个偏振态的UW序列和同步数据块，用UW序列和所要发送的Data组成数据帧，用一个同步数据块和多个数据帧组成超级帧；其中，所述另一个偏振态UW序列可以为两个偏振态中的另一个的UW序列的d次循环移位。

所述光收信机22，包括：接收信号处理模块221和光解调模块222；其中，

光解调模块222，用于接收光发信机21发来的调制信号，对调制信号解调得到基带信号，将解调后的基带信号发送给接收信号处理模块221；

接收信号处理模块221，用于接收到光解调模块222发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行信道估计。

所述接收信号处理模块221，具体用于分别从解调得到的两个偏振态的基带信号中任意一比特数据开始读取长度大于2N的数据作为同步计算信号；利用自身产生的长度为N的x(n)对上述读取的同步计算信号进行滑动计算；滑动计算的结果中的最大值所对应的解调后的基带信号数据即为时间同步的位置；

其中，N表示同步数据块中B或C同步序列的长度；x(n)为光发信机21产生同步数据块时所用的二元序列，光收信机22中使用光发信机21相同的方法产生该序列，长度与光发信机21中相同为N。

所述接收信号处理模块221，还用于对同步后的基带信号进行频率偏差估计，根据频率偏差估计结果消除频率偏差，获得消除频率偏差后的基带信号。

所述接收信号处理模块221，具体用于进行频率偏差估计时，利用自身产生的长度为N的x(n)从同步后的基带信号的帧头位置起读取的长度大于2N的数据进行相关计算，带入不同的频率进行计算，得到结果中的最大值所对应的频偏置即为最终获得的频率偏差估计值；

进一步的，用户若需要更精确的频率偏差估计，则可设置对上述经过一次消除频率偏差后的基带信号进行第二次频率偏差估计，再根据频率偏差估计结果消除频率偏差，获得消除频率偏差后的基带信号；

其中，所述第二次频率偏差估计使用公式：

$\mathrm{\Φ}\left(f\right)=\underset{k=1}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{r(N-k)r^{*}(N+k)}{\left|r(N-k)r^{*}(N+k)\right|}\exp (-j2\mathrm{\πfk})$ 带入不同的频率进行计算，再将得到结果中的最大值利用公式

计算出第二次频率偏差估计值。

所述接收信号处理模块221，具体用于根据频率偏差估计的结果消除载波频率偏差后，对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计。

所述接收信号处理模块221，具体用于按照光发信机21产生UW序列的方式产生长度为M的UW序列，利用自身产生的UW序列与消除载波频率偏差后的基带信号做相关计算，获取信道估计结果。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种基于单载波频域均衡SC-FDE的信号处理方法，其特征在于，该方法包括：

光发信机产生独特字UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产生UW序列，包括：使用二元序列组成UW序列，根据以下条件选定二元序列：

$\underset{n=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}u\left(n\right)u\left((n+k)\mathrm{mod}M\right)=\left\{\begin{array}{c}M......k=0\\ 4-M.......k=M/2\\ 0......\mathrm{else}\end{array}\right.;$ 其中，u(n)为UW序列，M为UW序列的长度，k＝0，1，...，M-1；

u(n)∈{+1，-1}，n＝0，1，...，M-1；

所述u(n)序列的长度是4的倍数；

u(n)中的第M/2-1个和第M-1个设置为-1；

所述UW序列的前半部分与后半部分呈互补关系：

u(n)＝-u(n+M/2)，n＝0，...，M/2-2。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步数据块为：

由A、B、C三段同步序列组成，A段同步序列长L个比特，B和C同步序列均长N个比特；其中，A同步序列的L个比特数据为二元序列s′(n)(n＝N/2-L，...，N/2-1)；B和C同步序列为Sync(n)，Sync(n)＝s′(n)x(n)，x(n)为长度为N的二元序列，选定x(n)二元序列的条件与产生UW序列时选定二元序列的条件相同；

其中，所述s′(n)可以根据条件 $\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(n+N/2).........n=\mathrm{0,1},...,N/2-1\\ s^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(N-n)............n=\mathrm{1,2},...,N/2-1\end{array}\right.$ 选定。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将超级帧作为基带信号发送给光收信机之后，该方法还包括：光收信机接收到光发信机发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行相关计算获得信道估计值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，包括：

光收信机分别读取两个偏振态的基带信号中长度大于同步数据块中B和C同步序列的长度之和的数据；

利用自身产生的长度为同步数据块中B或C同步序列的长度的与光发信机产生同步数据块时所用的二元序列相同的序列对读取的部分基带信号数据进行滑动计算；

滑动计算的结果中的最大值所对应的解调后的基带信号数据即为时间同步的位置。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用UW序列进行相关计算获得信道估计值之前，该方法还包括：光收信机对时间同步后的基带信号进行频率偏差估计；根据频率偏差估计的结果消除载波频率偏差，对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计，包括：光收信机按照光发信机产生UW序列的方式产生长度为M的UW序列，利用自身产生的UW序列与消除载波频率偏差后的基带信号做相关计算，获取信道估计结果。

8.一种基于SC-FDE的信号处理方法，其特征在于，该方法包括：

光收信机接收到光发信机发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行相关计算获得信道估计值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述光收信机接收到光发信机发来的基带信号之前，该方法还包括：光发信机产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述产生UW序列，包括：使用二元序列组成UW序列，根据以下条件选定二元序列： $\underset{n=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}u\left(n\right)u\left((n+k)\mathrm{mod}M\right)=\left\{\begin{array}{c}M......k=0\\ 4-M.......k=M/2\\ 0......\mathrm{else}\end{array}\right.;$ 其中，u(n)为UW序列，M为UW序列的长度，k＝0，1，...，M-1；

u(n)∈{+1，-1}，n＝0，1，...，M-1；

所述u(n)序列的长度是4的倍数；

u(n)中的第M/2-1个和第M-1个设置为-1；

所述UW序列的前半部分与后半部分呈互补关系：

u(n)＝-u(n+M/2)，n＝0，...，M/2-2。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述同步数据块为：

由A、B、C三段同步序列组成，A段同步序列长L个比特，B和C同步序列均长N个比特；其中，A同步序列的L个比特数据为二元序列s′(n)(n＝N/2-L，...，N/2-1)；B和C同步序列为Sync(n)，Sync(n)＝s′(n)x(n)，x(n)为长度为N的二元序列，选定x(n)二元序列的条件与产生UW序列时选定二元序列的条件相同；

其中，所述s′(n)可以根据条件 $\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(n+N/2).........n=\mathrm{0,1},...,N/2-1\\ s^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(N-n)............n=\mathrm{1,2},...,N/2-1\end{array}\right.$ 选定。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，包括：

光收信机分别读取两个偏振态的基带信号中长度大于同步数据块中B和C同步序列的长度之和的数据；

利用自身产生的长度为同步数据块中B或C同步序列的长度的与光发信机产生同步数据块时所用的二元序列相同的序列对读取的部分基带信号数据进行滑动计算；

滑动计算的结果中的最大值所对应的解调后的基带信号数据即为时间同步的位置。

13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用UW序列进行相关计算获得信道估计值之前，该方法还包括：光收信机对时间同步后的基带信号进行频率偏差估计；根据频率偏差估计的结果消除载波频率偏差，对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计。

14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计，包括：光收信机按照光发信机产生UW序列的方式产生长度为M的UW序列，利用自身产生的UW序列与消除载波频率偏差后的基带信号做相关计算，获取信道估计结果。

15.一种基于SC-FDE的信号处理系统，其特征在于，该系统包括：光发信机和光收信机；其中，

光发信机，用于产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机；

光收信机，用于接收到光发信机发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行信道估计。

16.一种光发信机，其特征在于，该光发信机包括：发送信号处理模块和光调制模块；其中，

发送信号处理模块，用于产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧发送给光调制模块；

光调制模块，用于接收发送信号处理模块发来的超级帧作为基带信号，将基带信号调制后发送给光收信机。

17.根据权利要求16所述的光发信机，其特征在于，

所述发送信号处理模块，具体用于使用二元序列组成UW序列，根据以下条件选定二元序列：

$\underset{n=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}u\left(n\right)u\left((n+k)\mathrm{mod}M\right)=\left\{\begin{array}{c}M......k=0\\ 4-M.......k=M/2\\ 0......\mathrm{else}\end{array}\right.;$ 其中，u(n)为UW序列，M为UW序列的长度，k＝0，1，...，M-1；

u(n)∈{+1，-1}，n＝0，1，...，M-1；

所述u(n)序列的长度是4的倍数；

u(n)中的第M/2-1个和第M-1个设置为-1；

所述UW序列的前半部分与后半部分呈互补关系：

u(n)＝-u(n+M/2)，n＝0，...，M/2-2。

18.根据权利要求16所述的光发信机，其特征在于，

所述发送信号处理模块，具体用于由A、B、C三段同步序列组成，A段同步序列长L个比特，B和C同步序列均长N个比特；其中，A同步序列的L个比特数据为二元序列s′(n)(n＝N/2-L，...，N/2-1)；B和C同步序列为Sync(n)，Sync(n)＝s′(n)x(n)，x(n)为长度为N的二元序列，选定x(n)二元序列的条件与产生UW序列时选定二元序列的条件相同；

其中，所述s′(n)可以根据条件 $\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(n+N/2).........n=\mathrm{0,1},...,N/2-1\\ s^{\′}\left(n\right)=s^{\′}(N-n)............n=\mathrm{1,2},...,N/2-1\end{array}\right.$ 选定。

19.一种光收信机，其特征在于，该光收信机包括：接收信号处理模块和光解调模块；其中，

光解调模块，用于接收光发信机发来的调制信号，对调制信号解调得到基带信号，将解调后的基带信号发送给接收信号处理模块；

接收信号处理模块，用于接收到光解调模块发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行信道估计。

20.根据权利要求19所述的光收信机，其特征在于，

所述接收信号处理模块，具体用于分别读取两个偏振态的基带信号中长度大于同步数据块中B和C同步序列的长度之和的数据；利用自身产生的长度为同步数据块中B或C同步序列的长度的与光发信机产生同步数据块时所用的二元序列相同的序列对读取的部分基带信号数据进行滑动计算；滑动计算的结果中的最大值所对应的解调后的基带信号数据即为时间同步的位置。

21.根据权利要求20所述的光收信机，其特征在于，

所述接收信号处理模块，具体用于对时间同步后的基带信号进行频率偏差估计；根据频率偏差估计的结果消除载波频率偏差，对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计。

22.根据权利要求21所述的光收信机，其特征在于，

所述接收信号处理模块，具体用于按照光发信机产生UW序列的方式产生长度为M的UW序列，利用自身产生的UW序列与消除载波频率偏差后的基带信号做相关计算，获取信道估计结果。

Images