CN116132230A - 偏振复用ofdm-oqam系统相位噪声补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种偏振复用OFDM‑OQAM系统相位噪声补偿方法，是将需发射的信号在偏振映射后插入由改进的PBB导频和数据符号组成数据帧，并且根据此帧调制发送信号，信号经过信道传输得到接收信号；计算输出信号和PBB导频，依此得到相位旋转角度；因为导频传输的位置信息，故其频谱效率高，并且不影响使信号的峰均功率比；算法复杂度也大幅降低。

Description

偏振复用OFDM-OQAM系统相位噪声补偿方法
技术领域
本发明属于通讯技术领域，涉及一种偏振复用OFDM-OQAM系统相位噪声补偿方法。
背景技术
随着通信技术的发展，多载波调制技术受到人们越来越广泛的重视，由于使用时频聚焦特性良好的脉冲成型滤波器，交错正交幅度调制的正交频分复用系统（OFDM-OQAM）具有更低的带外能量泄露和更高的频谱效率。相干光OFDM-OQAM系统与偏振复用技术（PDMCO-OFDM-OQAM）相结合可以进一步提升频谱效率和传输容量。
但该多载波系统对相位噪声非常敏感，其传输性能会受到相位噪声的影响。相位噪声的主要来源是发射端激光器和本振激光器，这些相位噪声会对系统产生两种影响，即公共相位误差（CPE）和载波间干扰（ICI）。公共相位误差（CPE）使星座图产生旋转，载波间干扰（ICI）使星座图产生扩散。与传统OFDM系统不同，OFDM-OQAM系统只满足实数域正交性条件，不满足复数域正交条件，导致产生了固有虚部干扰（IMI），相位噪声补偿会受到IMI的影响。目前现有的PDM CO-OFDM-OQAM系统的相位噪声补偿算法主要分为两大类，第一类是盲相位搜索方法（BPS），但盲相位搜索算法（BPS）计算复杂度高，即便降低复杂度之后，在使用过程中仍然局限在子载波数较少的系统中，在激光器线宽较大的情况下，存在相位噪声模糊问题。基于正交基扩展、卡尔曼滤波等时域补偿方法则会牺牲计算复杂度，难以在实际系统中实时应用。第二类是基于导频的相位噪声补偿算法，通过环绕导频位置进行数据设置或进行编码以消除IMI，这种基于导频的相位噪声补偿方法没有考虑相位噪声所产生额外虚部干扰，相位噪声补偿效果不理想，并且其频谱效率低。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中PDM CO-OFDM-OQAM系统的相位噪声补偿算法计算复杂度很高，无法消除额外虚部干扰相位噪声补偿效果不理想的问题，提供
为此，本发明采取如下技术方案：
偏振复用OFDM-OQAM系统相位噪声补偿方法，包括如下步骤：
（1）在发射端将需要发射的二进制数据流偏振映射成QAM信号；
（2）将QAM信号转为PAM信号；
（3）在PAM信号中插入多组相位噪声盲估计导频生成数据帧，并根据数据帧生成基带发送信号并将发送信号发射至接收端；
（4）接收端接收基带发送信号，将接收到的基带发送信号偏振映射为PAM信号并提取出所接收信号的导频插入位置处的符号，估算出相位噪音盲估计导频引起的星座图旋转角度，若旋转角度是正值角度为
Figure SMS_1
，若旋转角度为负值角度是
Figure SMS_2
，然后用如下公式对这一符号周期的星座图旋转角度进行粗补偿CPE：
Figure SMS_3
式中，rn表示为第n个符号的基带接收信号，
Figure SMS_4
表示为rn经过相位噪声补偿的信号，j为虚数单位；
（5）当得到第n段时域采样的星座图旋转角度
Figure SMS_5
后，使用线性插值按照以下公式计算出时域采样点的相位噪声估计值
Figure SMS_6
：
Figure SMS_7
式中，M为子载波数目；
（6）根据
Figure SMS_8
对相位进行矫正转换至频域进行符号解调和判决，然后转换成信号在时域的采样点，第n段记作
Figure SMS_9
，还未作相位噪声估计的时域采样点记作
Figure SMS_10
，将它们一起划分为NB个子符号，第n段的第m个子符号的相位噪声估计值记作
Figure SMS_11
，估算公式如下所示：
Figure SMS_12
；
（7）将ICI补偿后的PAM信号转为QAM信号；
（8）将偏振态的QAM信号恢复为原信号。
进一步地，所述步骤（3）中是将多组相位噪声盲估计导频均匀分布在PAM信号的所有子载波中，每组相位噪声盲估计导频占据三个子载波，其中两侧子载波均为零值，中间为导频值。
进一步地，所述导频值为纯实数的AM值。
进一步地，所述骤（3）中子载波的实值导频位置载入幅度为奇整数的AM信号。
进一步地，所述骤（4）中的旋转角度是正值角度是将实值导频位置的AM信号在星座图中的位置进行线性拟合得到的直线与星座图Re轴之间的夹角。
进一步地，所述骤（6）所述判决是在数字解调中，将接收符号判定为某个可能的发射符号。
本发明的有益效果在于：
（1）使用改进的PBB导频，适用于OFDM-OQAM系统，规避了FBMC系统中IMI和相位噪声引起额外虚部干扰的影响。
（2）PBB导频是随机AM序列，且最大幅值不超过信号的幅值，不影响信号的功率峰均比。
（3）可同时补偿CPE和ICI。
（4）算法复杂度大幅降低。
附图说明
图1为本发明的流程图
图2为PBB导频结构图；
图3为本发明在信号中载入的导频信号图；
图4为本发明经过相位噪声之后信号中的导频信号图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明做详细说明：
如图1示，偏振复用OFDM-OQAM系统相位噪声补偿方法，包括如下步骤：
（1）在发射端将需要发射的二进制数据偏振映射成QAM信号，具体是将数据流偏振映射为x偏振态的QAM信号和y偏振态的QAM信号。
（2）将偏振态的QAM信号转换为PAM信号，由于QAM信号适合长距离传输，而PAM信号适合短距离传输，由于光信号在发射端传输，距离较近，因此将QAM信号转换为PAM信号效率更高。
（3）在PAM信号中插入多组相位噪声导频（盲估计（PBB）导频）生成数据帧，具体地是将多组相位噪声导频插入并均匀分布在PAM信号的所有子载波中，如图2所示，每组相位噪声导频占据五个子载波，三个子载波为零值，两个子载波为导频值，零值与导频值交替分布，其中导频值为随机的实数值，其值为奇整数，例如，±1,±3，±5…，的AM信号，插入后在传输之前在星座图上呈现为一条经过原点与Re轴重合的直线（如图3所示），将然后据数据帧生成基带发送信号并将发送信号发射至接收端。
（4）接收端接收基带发送信号，将接收到的基带发送信号偏振映射为PAM信号，同样偏振为x偏振态和y偏振态，并提取出所接收信号的所有导频符号，估算出相位噪声盲估计导频引起的星座图旋转角度，由于信号传输之后会受到相位噪声干扰之后，会导致星座图旋转，假设一个符号的相位噪声是相同的，一个符号经过传输之后的星座图较之前绕原点旋转的角度即为相位噪声，将导频位置的数据提取出来，得到经过相位噪声干扰的AM信号，实值导频位置的AM信号所形成的直线与Re轴有一定夹角，提取出载入信号为实值的导频子载波中的数据连同原点一起，共有（K+1）个点，分别进行线性拟合（如图4所示），得到的直线与Re轴的夹角为粗估计相位噪声，若旋转角度是正值角度为
Figure SMS_13
，若旋转角度为负值角度是
Figure SMS_14
，然后用如下公式对这一符号周期的星座图旋转角度进行粗补偿：
Figure SMS_15
式中，rn表示为第n个符号的基带接收信号，
Figure SMS_16
表示为rn经过相位噪声补偿的信号，j为虚数单位，采用这一公式可通过直线旋转角度粗补偿CPE。
（5）得到第n段时域采样的CPE之后，使用线性插值估计出时域采样点的相位噪声估计值，时域相位噪声估计值记作
Figure SMS_17
。
Figure SMS_18
。
（6）根据
Figure SMS_19
对相位进行矫正转换至频域进行符号解调并判决，判决具体是在数字解调中，将接收符号判定为某个可能的发射符号，然后转换成信号在时域的采样点，第n段记作
Figure SMS_20
，还未作相位噪声估计的时域采样点记作
Figure SMS_21
，将它们一起划分为NB个子符号，第n段的第m个子符号的相位噪声估计值记作
Figure SMS_22
，估算公式如下所示：
Figure SMS_23
。
（7）将ICI补偿后的PAM信号重新转为QAM信号。
（8）将x偏振态和y偏振态的QAM信号恢复为原信号即可。

Claims (6)

1.偏振复用OFDM-OQAM系统相位噪声补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在发射端将需要发射的二进制数据流偏振映射成QAM信号；
（2）将QAM信号转为PAM信号；
（3）在PAM信号中插入多组相位噪声盲估计导频生成数据帧，并根据数据帧生成基带发送信号并将发送信号发射至接收端；
（4）接收端接收基带发送信号，将接收到的基带发送信号偏振映射为PAM信号并提取出所接收信号的导频插入位置处的符号，估算出相位噪音盲估计导频引起的星座图旋转角度，若旋转角度是正值角度为
Figure QLYQS_1
，若旋转角度为负值角度是
Figure QLYQS_2
，然后用如下公式对这一符号周期的星座图旋转角度进行粗补偿CPE：
Figure QLYQS_3
式中，rn表示为第n个符号的基带接收信号，
Figure QLYQS_4
表示为rn经过相位噪声补偿的信号，j为虚数单位；
（5）当得到第n段时域采样的星座图旋转角度
Figure QLYQS_5
后，使用线性插值按照以下公式计算出时域采样点的相位噪声估计值
Figure QLYQS_6
：
Figure QLYQS_7
式中，M为子载波数目；
（6）根据
Figure QLYQS_8
对相位进行矫正转换至频域进行符号解调和判决，然后转换成信号在时域的采样点，第n段记作
Figure QLYQS_9
，还未作相位噪声估计的时域采样点记作
Figure QLYQS_10
，将它们一起划分为NB个子符号，第n段的第m个子符号的相位噪声估计值记作
Figure QLYQS_11
，估算公式如下所示：
Figure QLYQS_12
；
（7）将ICI补偿后的PAM信号转为QAM信号；
（8）将偏振态的QAM信号恢复为原信号。
2.根据权利要求1所述的偏振复用OFDM-OQAM系统相位噪声补偿方法，其特征在于，所述步骤（3）中是将多组相位噪声盲估计导频均匀分布在PAM信号的所有子载波中，每组相位噪声盲估计导频占据三个子载波，其中两侧子载波均为零值，中间为导频值。
3.根据权利要求2所述的偏振复用OFDM-OQAM系统相位噪声补偿方法，其特征在于，所述导频值为纯实数的AM值。
4.根据权利要求3所述的偏振复用OFDM-OQAM系统相位噪声补偿方法，其特征在于，所述骤（3）中子载波的实值导频位置载入幅度为奇整数的AM信号。
5.根据权利要求3所述的偏振复用OFDM-OQAM系统相位噪声补偿方法，其特征在于，所述骤（4）中的旋转角度是正值角度是将实值导频位置的AM信号在星座图中的位置进行线性拟合得到的直线与星座图Re轴之间的夹角。
6.根据权利要求1所述的偏振复用OFDM-OQAM系统相位噪声补偿方法，其特征在于，所述骤（6）所述判决是在数字解调中，将接收符号判定为某个可能的发射符号。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104468453A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 武汉邮电科学研究院 一种适用于光正交频分复用传输系统的相位盲估计方法
US20160056936A1 (en) * 2014-08-19 2016-02-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for sending a reference signal, method and system for receiving a reference signal
US20180097593A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Intel Corporation Station (sta) and method for usage of phase noise compensation based on operational parameters
CN109818893A (zh) * 2019-01-29 2019-05-28 华中科技大学 一种数据通信方法及通信设备
CN111865432A (zh) * 2020-06-12 2020-10-30 浙江工业大学 一种co-fbmc/oqam系统中的盲相位噪声补偿方法
CN113300779A (zh) * 2021-04-26 2021-08-24 浙江工业大学 一种导频辅助的co-fbmc/oqam系统相位噪声补偿方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160056936A1 (en) * 2014-08-19 2016-02-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for sending a reference signal, method and system for receiving a reference signal
CN104468453A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 武汉邮电科学研究院 一种适用于光正交频分复用传输系统的相位盲估计方法
US20180097593A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Intel Corporation Station (sta) and method for usage of phase noise compensation based on operational parameters
CN109818893A (zh) * 2019-01-29 2019-05-28 华中科技大学 一种数据通信方法及通信设备
CN111865432A (zh) * 2020-06-12 2020-10-30 浙江工业大学 一种co-fbmc/oqam系统中的盲相位噪声补偿方法
CN113300779A (zh) * 2021-04-26 2021-08-24 浙江工业大学 一种导频辅助的co-fbmc/oqam系统相位噪声补偿方法

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