CN114866379A - 高频谱效率频分复用光通信系统信道估计导频的产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高频谱效率频分复用光通信系统信道估计导频的产生方法，包括以下步骤：根据高频谱效率频分复用系统的基本数据构建多个数据矩阵；所述数据矩阵包括频域数据向量、频域导频向量、数据变换矩阵和导频变换矩阵；根据数据矩阵的排列位置，得到任一个符号i的第一时域数据信号和第二时域数据信号；将N个符号的第二时域数据信号顺序排列，构成列向量F22；将N个符号的第一时域数据信号顺序排列，构成列向量F11；将F11与F12相加，得到高频谱效率频分复用系统的估计导频发送数据块；多个发送数据块构成高频谱效率频分复用系统的估计导频发送数据；本发明具有载波产生方式简单、软件调制灵活和节省传输数据的特点。

Description

高频谱效率频分复用光通信系统信道估计导频的产生方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及高频谱效率频分复用光通信系统信道估计导频的产生方法。

背景技术

光通信领域的频谱效率一直是研究人员关注的重点，光通信中可以使用的频率带宽有限，而现如今的互联互通的发展方向对高速率的光通信提出了更大的要求，如何在有限的频率带宽内提升传输速率成为亟待解决的问题。

为提高固定带宽下的光通信速率，SEFFM系统可以通过压缩载波间的间隔来大幅度提升光通信系统的频谱效率，然而现有的高频分复用系统的发射机结构由于载波的压缩，不能采用正交频分复用系统的导频处理方式进行封装，需要专门设计系统的产生结构。

目前的方法中，SEFFM系统的信号信道估计导频产生方式，主要在时域数据符号块的前面加入几个符号的导频进行处理，这种方案的处理中导频不能代表每一个符号的数据；或者选取其高频谱效率频分复用信号符号中的几个子载波作为导频，这种方案的导频信息包含严重的载波间干扰。

发明内容

针对上述问题，本发明专利采用矩阵的处理的方式，将正交的导频插入到高频谱效率频分复用系统的每一个符号内，既可以对每一个符号进行估计，同时由于正交作用，减少载波间干扰。

本发明提供的一种高频谱效率频分复用光通信系统信道估计导频的产生方法，包括以下步骤：

S101：根据高频谱效率频分复用系统的基本数据构建多个数据矩阵；所述数据矩阵包括频域数据向量X1、频域导频向量X2、数据变换矩阵S1和导频变换矩阵S2；

S102：根据数据矩阵的排列位置，得到任一个符号i的第一时域数据信号F1 _i 和第二时域数据信号F2 _i ；

S103：将N个符号的第二时域数据信号顺序排列，构成列向量F22；将N个符号的第一时域数据信号顺序排列，构成列向量F11；

S104：将F11与F12相加，得到高频谱效率频分复用系统的估计导频发送数据块；

S105：多个发送数据块构成高频谱效率频分复用系统的估计导频发送数据。

进一步地，所述高频谱效率频分复用系统的基本数据包括：包含发送数据存放位 置信息p ₁的子载波数N、包含导频数据存放位置信息p ₂的导频数量M和压缩比a，其中0<a<1且M小于

。

进一步地，所述频域数据向量X1、频域导频向量X2的构建过程如下：

S201：将子载波数量从N扩展到

个子载波，从而构建一个全零的

列向量

；

S202：在列向量

中，按发送数据存放位置信息p ₁和导频存放位置信息p ₂记录 的顺序，将全零列向量填入发送数据D，构成频域数据向量

；其中发送数据D的数据个 数与子载波数量N一致；

S203：在列向量

中，按导频存放位置信息p ₂记录的顺序，将全零列向量填入导 频数据T，构成频域导频向量X2；其中导频数据T的数据个数与导频数量M一致。

进一步地，所述数据变换矩阵S1和导频变换矩阵S2的构建过程如下：

S301：导频变换矩阵S2的计算式如下：

其中，

；

S302：在导频变换矩阵S2中选取N行，选取的N行排列顺序与频域数据向量

中 发送数据存放位置信息信息保持一致；选取出的N行构成数据变换矩阵S1。

进一步地，任一个符号i的第一时域数据信号F1 _i 和第二时域数据信号F2 _i 的计算公式如下：

F1 _i =S1×X1

F2 _i =S2×X2

本发明提供的有益效果是：将正交的导频插入到高频谱效率频分复用系统的每一个符号内，既可以对每一个符号进行估计，同时由于正交作用，减少载波间干扰。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图。

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。

请参考图1，图1是本发明方法的流程图；

本发明提供的一种高频谱效率频分复用光通信系统信道估计导频的产生方法，包括以下步骤：

S101：根据高频谱效率频分复用系统的基本数据构建多个数据矩阵；所述数据矩阵包括频域数据向量X1、频域导频向量X2、数据变换矩阵S1和导频变换矩阵S2；

所述高频谱效率频分复用系统的基本数据包括：包含发送数据存放位置信息p ₁的子载波数N、包含导频数据存放位置信息p ₂的导频数量M和压缩比a，其中0<a<1。

需要说明的是，存放位置信息p ₁ 是一个数组，数组里面的内容表示系统发送数据存放的顺序；举例说明，如p ₁ =[1,3,5,7]表示系统的发送数据d ₁ ,d ₂ ,d ₃ ,d ₄ 在系统中存储的位置分别为第1个、第3个、第5个和第7个；

另外需要说明的是，每一个发送数据对应一个子载波，比如d ₁ ，对应一个子载波，d ₂对应一个子载波，也即发送数据的个数与子载波的个数一一对应；

基于相同的道理，导频数据存放位置信息p ₂ 也是一个数组，数组里面的内容表示系统导频数据存放的顺序；导频数据与导频数量也是一一对应的关系；

了解以上概念后，作为一种实施例而言，在本申请中，设定参数主要如下：

子载波数N=8（存放位置p ₁=[1,3,4,5,6,7,9,10]）、为方便解释说明，导频数量M=1（包含位置信息p ₂=[2]）、压缩比a=0.8，系统的发送数据为D=[d ₁,d ₂,d ₃,d ₄,d ₅,d ₆,d ₇,d ₈]，因导频数量只有1个，所以导频数据为T=(t ₁)也只有1个，按照前述解释，发送数据d ₁ -d ₈ 分别存储在第1个，第3个，...第10个位置，导频数据t ₁存储在第2个位置，按照以上参数构建数据矩阵。

所述频域数据向量X1、频域导频向量X2的构建过程如下：

S201：将子载波数量从N扩展到

个子载波，从而构建一个全零的

列向量

；

本实施例中，子载波数N=8和导频数量M=1和压缩比a=0.8，此时，M=1小于

，扩展到

个子载波，子载波为10，构建一个全零的

列向量X=[0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0] ^T ；

S202：在列向量

中，按发送数据存放位置信息p ₁和导频存放位置信息p ₂记录 的顺序，将全零列向量填入发送数据D，构成频域数据向量

；其中发送数据D的数据个 数与子载波数量N一致；

容易理解，本实施例中，在全零列向量X=[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0] ^T 中选取N=8个子载波（空出位置p ₂=[2]，存放位置p ₁=[1,3,4,5,6,7,9,10]）存放高频谱效率频分复用系统的数据成为列向量X1，则X1=[d ₁,0,d ₂,d ₃,d ₄,d ₅,d ₆,0,d ₇,d ₈] ^T ；

S203：在列向量

中，按导频存放位置信息p ₂记录的顺序，将全零列向量填入导 频数据T，构成频域导频向量X2；其中导频数据T的数据个数与导频数量M一致。

容易理解，本实施例中，列向量X中M个位置（位置为p ₂=[2]）存放信道估计载波数据，构建X2，则X2=[0,t ₁,0,0,0,0,0,0,0,0] ^T 。

至此，确定高频谱效率频分复用系统的频域数据位置和信道估计导频的频域数据位置和形式。

所述数据变换矩阵S1和导频变换矩阵S2的构建过程如下：

S301：导频变换矩阵S2的计算式如下：

其中，

；按照上式，以及本实施例设定的参数值，带入计算即可。

S302：在导频变换矩阵S2中选取N行，选取的N行排列顺序与频域数据向量

中 发送数据存放位置信息信息保持一致；选取出的N行构成数据变换矩阵S1。

容易理解，本实施例中p ₁=[1,3,4,5,6,7,9,10]，则选取的8行分别为，第1行、3行、...、10行，也即经过挑选后的数据变换矩阵S1如下：

。

S102：根据数据矩阵的排列位置，得到任一个符号i的第一时域数据信号F1 _i 和第二时域数据信号F2 _i ；

任一个符号i的第一时域数据信号F1 _i 和第二时域数据信号F2 _i 的计算公式如下：

F1 _i =S1×X1

F2 _i =S2×X2

本实施例中，根据生成的向量X1、X2和矩阵S1、S2，F1=S1×X1,F2=S2×X2,,得到时域数据信号F1和F2；得到的两个向量F1为8个元素的列向量，F2为10个元素的列向量。以上构建了1个符号的发送数据和导频数据的时域数据。

S103：将N个符号的第二时域数据信号顺序排列，构成列向量F22；将N个符号的第一时域数据信号顺序排列，构成列向量F11；

需要说明的是，本实施例中，通过步骤S102可以产生多个符号的F1和F2，然后顺序取8个F2顺序排列，构成一个10×8的列向量F22，取10个F1，构成一个8×10的列向量F11。

S104：将F11与F12相加，得到高频谱效率频分复用系统的估计导频发送数据块；

也即，F=F11+F22，就可以得到高频谱效率频分复用的信号包含信道估计导频的发送数据块。

S105：多个发送数据块构成高频谱效率频分复用系统的估计导频发送数据。

需要说明的是，重复多次数据块的产生方式，即可得到高频谱效率频分复用的信号包含信道估计导频的时域发送数据。

本发明的有益效果是：将正交的导频插入到高频谱效率频分复用系统的每一个符号内，既可以对每一个符号进行估计，同时由于正交作用，减少载波间干扰。

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 (5)

1.一种高频谱效率频分复用光通信系统信道估计导频的产生方法，其特征在于：包括以下步骤：

S101：根据高频谱效率频分复用系统的基本数据构建多个数据矩阵；所述数据矩阵包括频域数据向量X1、频域导频向量X2、数据变换矩阵S1和导频变换矩阵S2；

S102：根据数据矩阵的排列位置，得到任一个符号i的第一时域数据信号F1 _i 和第二时域数据信号F2 _i ；

S103：将N个符号的第二时域数据信号顺序排列，构成列向量F22；将N个符号的第一时域数据信号顺序排列，构成列向量F11；

S104：将F11与F12相加，得到高频谱效率频分复用系统的估计导频发送数据块；

S105：多个发送数据块构成高频谱效率频分复用系统的估计导频发送数据。

2.如权利要求1所述的一种高频谱效率频分复用光通信系统信道估计导频的产生方 法，其特征在于：所述高频谱效率频分复用系统的基本数据包括：包含发送数据存放位置信 息p ₁的子载波数N、包含导频数据存放位置信息p ₂的导频数量M和压缩比a，其中0<a<1且M小 于

。

3.如权利要求1所述的一种高频谱效率频分复用光通信系统信道估计导频的产生方法，其特征在于：所述频域数据向量X1、频域导频向量X2的构建过程如下：

S201：将子载波数量从N扩展到

个子载波，从而构建一个全零的

向量

；

S202：在列向量

中，按发送数据存放位置信息p ₁和导频存放位置信息p ₂记录的顺 序，将全零列向量填入发送数据D，构成频域数据向量

；其中发送数据D的数据个数与 子载波数量N一致；

S203：在列向量

中，按导频存放位置信息p ₂记录的顺序，将全零列向量填入导频数 据T，构成频域导频向量X2；其中导频数据T的数据个数与导频数量M一致。

4.如权利要求1所述的一种高频谱效率频分复用光通信系统信道估计导频的产生方法，其特征在于：所述数据变换矩阵S1和导频变换矩阵S2的构建过程如下：

S301：导频变换矩阵S2的计算式如下：

其中，

；

S302：在导频变换矩阵S2中选取N行，选取的N行排列顺序与频域数据向量

中发送 数据存放位置信息信息保持一致；选取出的N行构成数据变换矩阵S1。

5.如权利要求1所述的一种高频谱效率频分复用光通信系统信道估计导频的产生方法，其特征在于：任一个符号i的第一时域数据信号F1 _i 和第二时域数据信号F2 _i 的计算公式如下：

F1 _i =S1×X1

F2 _i =S2×X2。

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