CN107835142B - 一种相干光ofdm通信系统中定时同步方法、设备及存储设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法、设备及存储设备，所述方法包括步骤：发射端生成并发射训练序列；将所述训练序列插入每帧OFDM信号首部；在接收端对插入了训练序列的OFDM信号计算定时度量函数；根据所述定时度量函数的曲线峰值最终得到OFDM信号起始点的位置实现精确的定时同步。一种相干光OFDM通信系统中定时同步设备及存储设备，用来实现所述方法。本发明可以有效获得精确的OFDM信号起始位置。

Description

一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法、设备及存储设备
技术领域
本发明涉及领域，具体涉及一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法、设备及存储设备。
背景技术
在相干光OFDM接收中，定时同步是离线数字信号处理中非常重要的一部分，如果不能正确地找到信号起始点，接下来的解调步骤都无法完成。许多学者都提出了定时同步的方法，其中一种基于训练序列的经典方法由Schmidl和Cox在1997年提出。然而，该方法中使用的定时度量函数曲线在峰值附近有一个较宽的平台区，使得定时估计值有较大的误差。随后，Minn等人提出了一种度量函数有着明显峰值的改进方法，但是这种方法有着很大的副峰值，导致定时的不确定性。在2003年，Park等人利用共轭对称序列对Minn等人的方法进一步改进，得到了具有脉冲形状的定时度量曲线。然而，Park等人的方法却仍然存在旁瓣，在信噪比较低，通信环境较为恶劣时，定时准确性会受到严重影响。
在远距离光纤通信中，随着传输距离的增大，色散成为影响接受信号质量的中一个重要因素。而最近提出的一些应用在相干光OFDM系统中的定时同步方法，随着色散的增大，性能急剧下降，定时准确性变得很低。因此，如何找到一种精确度高且有效可靠的OFDM信号起始点定位方法就成为业界关注的问题。
发明内容
本发明提供了一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法、设备及存储设备，可以有效解决上述问题。
本发明提供的技术方案是：一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法，所述方法包括步骤：发射端生成并发射训练序列；将所述训练序列插入每帧OFDM信号首部；在接收端对插入了训练序列的OFDM信号计算定时度量函数；根据所述定时度量函数的曲线峰值最终得到OFDM信号起始点的位置实现精确的定时同步。存储设备，所述存储设备存储指令及数据用于实现所述一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法。一种相干光OFDM通信系统中定时同步设备，所述设备包括处理器及所述存储设备；所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现所述的一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法、设备及存储设备，通过在OFDM信号的首部插入训练序列，结合对度量函数计算公式的改进，可以有效获得精确的OFDM信号起始位置。
附图说明
图1是本发明实施例中相干光OFDM通信系统中定时同步方法的整体流程图；
图2是本发明实施例中训练序列插入OFDM信号首部示意图；
图3是本发明实施例中定时度量函数曲线示意图；
图4是本发明实施例的硬件设备工作示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述，下文中提到的具体技术细节，如：方法，设备等，仅为使读者更好的理解技术方案，并不代表本发明仅局限于以下技术细节。
本发明的实施例提供了一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法、设备及存储设备。请参阅图1，图1是本发明实施例中相干光OFDM通信系统中定时同步方法的整体流程图，所述方法由硬件设备实现，具体步骤包括：
S101：发射端生成并发射训练序列，所述训练序列具体形式为：[AB*A*B]，其中，A和B互为对称关系，A与A*互为共轭复数关系，B与B*互为共轭复数关系。所述A和B互为对称关系具体为：若A＝[a,b,c,d]，则B＝[d,c,b,a]。所述训练序列[A B* A* B]中A和B均是由QPSK信号映射而成的伪随机序列且长度为N/4。
S102：将所述训练序列插入每帧OFDM信号首部。
S103：在接收端对插入了训练序列的OFDM信号计算定时度量函数，具体为：使用滑窗法计算其定时度量函数。
S104：根据所述定时度量函数的曲线峰值最终得到OFDM信号起始点的位置实现精确的定时同步，所述定时度量函数的表达式为：
M(d)＝M1(d)·M2(d)·M3(d)
Figure GDA0002456047620000031
Figure GDA0002456047620000032
Figure GDA0002456047620000033
其中，r(d)表示接收机的接收信号，d表示接收机接收到的第d个信号。
参见图2，图2是本发明实施例中训练序列插入OFDM信号首部示意图，包括：OFDM数据符号201、训练序列202。由图2中可见，离散傅里叶变换的数据大小为128点，循环前缀的长度为8。
参见图3，图3是本发明实施例中定时度量函数曲线示意图，包括：定时度量函数曲线301及峰值302。根据所述度量函数的计算公式，得到了一个脉冲形状的定时度量函数曲线301，根据峰值302可以准确找到OFDM信号起始点的位置。为了验证定时同步方法的正确性，使用基于MATLAB开发平台在相干光纤通信系统中进行了仿真。具体的调制格式使用的是QPSK，子载波数为128，传输距离1600km，同时采样速率为28GSa/s。
参见图4，图4是本发明实施例的硬件设备工作示意图，所述硬件设备具体包括：一种相干光OFDM通信系统中定时同步设备401、处理器402及存储设备403。
相干光OFDM通信系统中定时同步设备401：所述一种相干光OFDM通信系统中定时同步设备401实现所述一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法。
处理器402：所述处理器402加载并执行所述存储设备403中的指令及数据用于实现所述的一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法。
存储设备403：所述存储设备403存储指令及数据；所述存储设备403用于实现所述的一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法。
通过执行本发明的实施例，本发明权利要求里的所有技术特征都得到了详尽阐述。
区别于现有技术，本发明的实施例提供了一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法、设备及存储设备，通过在OFDM信号的首部插入训练序列，结合对度量函数计算公式的改进，可以有效获得精确的OFDM信号起始位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法，所述方法由硬件设备实现，其特征在于：包括以下步骤：发射端生成并发射训练序列；将所述训练序列插入每帧OFDM信号首部；在接收端对插入了训练序列的OFDM信号计算定时度量函数；根据所述定时度量函数的曲线峰值最终得到OFDM信号起始点的位置实现精确的定时同步；
所述训练序列具体形式为：[AB*A*B]，其中，A和B互为对称关系，A与A*互为共轭复数关系，B与B*互为共轭复数关系。
2.如权利要求1所述的一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法，其特征在于：所述A和B互为对称关系具体为：若A＝[a,b,c,d]，则B＝[d,c,b,a]。
3.如权利要求1所述的一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法，其特征在于：所述训练序列[A B* A* B]中A和B均是由QPSK信号映射而成的伪随机序列且长度为N/4。
4.如权利要求1所述的一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法，其特征在于：所述在接收端对插入了训练序列的OFDM信号计算定时度量函数具体为：使用滑窗法计算其定时度量函数。
5.如权利要求1所述的一种相干光OFDM通信系统中定时同步方法，其特征在于：所述定时度量函数的表达式为：
M(d)＝M1(d)·M2(d)·M3(d)
Figure FDA0002184030340000011
Figure FDA0002184030340000012
Figure FDA0002184030340000013
其中，r(d)表示接收机的接收信号，d表示接收机接收到的第d个信号。
6.存储设备，其特征包括：所述存储设备存储指令及数据用于实现权利要求1～5所述的任意一种方法。
7.一种相干光OFDM通信系统中定时同步设备，其特征在于：包括：处理器及所述存储设备；所述处理器加载并执行权利要求6中所述存储设备中的指令及数据用于实现权利要求1～5所述的任意一种方法。
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