本发明专利技术提供一种正交频分复用无源光网络的同步帧与符号同步方法，OFDM‑PON的物理帧由符号同步帧头和OFDM发送数据组成，符号同步帧头依次包含长度为U的前导零序列以及长度为K的冗余序列，前导零序列的长度U大于OFDM‑PON符号同步运算所需要的并行度P的2倍以及FFT/IFFT的计算点数，长度K大于等于2。同步方法包括以下步骤：OFDM信号采样量化、在两电平OFDM信号连续为逻辑0的个数大于冗余序列长度K_adj时定位同步位置。本发明专利技术极大地降低了OFDM‑PON符号同步算法的计算复杂度，同时具有较高的精准度和鲁棒性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无源光网络的同步帧与符号同步方法，尤其是一种正交频分复用无源光网络的同步帧与符号同步方法，属于光接入网
技术介绍
近年来由于云存储、高清视频、网络会议等新兴的多媒体宽带网络业务的不断出现以及迅猛发展，以太网的网络带宽需求在不断地爆炸性增长。为了满足日益增长的网络带宽需求，正交频分复用无源光网络(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Passive optical network,OFDM-PON)以其频谱利用率高、抗光纤色散能力强、资源调度粒度细等特点，已经在下一代光接入网(Next generation-passive optical network，NG-PON)表现出巨大潜力。而在OFDM-PON通信系统中，符号同步是正交频分复用OFDM-PON系统接收端完成正确解调的关键问题之一，目前已经有大量的研究。在现有公开报道的OFDM-PON符号同步研究文献中，大部分同步算法都是借鉴无线正交频分复用(OFDM)系统中采用的同步算法，并对算法复杂度以及同步峰值进行了改进。Chen等在“Real-Time Optical OFDM Long-Reach PON System Over 100km SSMF Using a Directly Modulated DFB Laser”，Journal of Optical Communications and Networking,2014,(1):18-25提出了一种结构简单的符号同步实现方法，通过对短训练结构进行改进，并采用接收数据与本地存储符号位进行异或并进行能量累加的方式，消除了传统相关运算中的乘法计算，但该算法的判别阈值与训练序列的数据以及信道传输信道密切相关，且同步精度低于传统相关运算。X.Q.Jin等在\Real-time experimental demonstration of optical OFDM symbol synchronization in directly modulated DFB laser-based 25km SMF IMDD systems,\Opt Express 18,21100-21110(2010)中提出了一种利用循环前缀的自相关同步方法，虽然该算法解决了训练序列带来的额外通信开销，但实现符号同步时间长，且算法计算复杂度高。李家齐等在“基于差值符号同步的IMDD OOFDM-PON系统优化算法”，光通信技术，2015，(07):5-8中提出了一种在训练序列前后增加区分序列，并通过差值同步的方法把传统的基于相关运算转化为累加计算，减少了算法的复杂度，并同时提升了符号同步的精度，但上述计算仍然需要用到累加计算。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种正交频分复用无源光网络的同步帧与符号同步方法。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：技术方案一：一种正交频分复用无源光网络的同步帧，由符号同步帧头和OFDM发送数据组成，所述符号同步帧头先于OFDM发送数据发送；所述符号同步帧头依次包含长度为U的前导零序列和长度为K的冗余序列，所述U与K为大于1的整数；所述前导零序列的长度U和冗余序 列的长度K由OFDM-PON系统的物理信道特性、OFDM-PON系统所采用的FFT/IFFT计算点数和OFDM-PON系统的符号同步运算的并行度P决定。所述前导零序列的长度U同时满足以下两个条件：条件1：大于OFDM-PON系统的符号同步运算的并行度P的2倍；条件2：大于FFT/IFFT的计算点数。所述冗余序列包含K个连续幅度绝对值为2N-1-1的抗干扰码字，其中N为OFDM-PON系统发送端DAC的量化字长，N为大于等于2的整数。所述前导零序列的长度U为OFDM-PON符号同步运算的并行度P的2倍和FFT/IFFT的计算点数的最大值。技术方案二：一种采用技术方案一所述同步字的符号同步方法，包括以下具体步骤：步骤1：OFDM-PON接收端对OFDM信号进行ADC采样；步骤2：对ADC采样信号进行二电平量化，量化为二电平OFDM信号；有以下具体步骤组成：步骤2-1：判断ADC采样信号是否大于第一判别阈值+H或小于第二判别阈值-H；如果是，转向步骤2-2，否则转向步骤2-3；步骤2-2：二电平OFDM信号设置为逻辑1；转向步骤2-4；步骤2-3：二电平OFDM信号设置为逻辑0；步骤3：设置OFDM-PON接收端连续接收到二电平OFDM信号为逻辑0的个数L为0；步骤4：统计OFDM-PON接收端连续接收到二电平OFDM信号为逻辑0的个数L；步骤5：判断OFDM-PON接收端连续接收到二电平OFDM信号为逻辑0的个数L是否大于Kadj，其中Kadj＝K-δ,δ为大于零的整数，δ由OFDM发送数据在OFDM-PON物理信道传输中对同步帧头造成的干扰程度决定；如果是，转向步骤6，否则转向步骤3；步骤6：判断OFDM-PON接收端接收到下一个二电平OFDM信号是否为逻辑1；如果是，转向步骤7，否则转向步骤6；步骤7：将当前位置设定为所述符号同步帧头中冗余序列的起始位置，实现同步。采用上述技术方案，本专利技术取得如下技术效果：1、本专利技术结合OFDM-PON通信系统链路稳定可靠的特性，把接收OFDM信号转换为二电平，仅仅通过幅度判决以及逻辑计算，将计算复杂度降至最低；2、本专利技术提出的符号同步方法兼容现有的OFDM-PON系统，仅对现有OFDM-PON的物理帧结构进行了扩充且开销较小，因此具有较强的兼容性以及适应性；3、由于本专利技术提出的符号同步仅仅需要对接收到的OFDM信号进行幅度判决即能够实现符号同步，因此相比现有依赖接收信号相关运算或者相减运算的符号同步算法，符号同步延迟小，故在实时实现过程中，需要用到的存储资源也最少；4、本专利技术提出的符号同步算法由于仅对增加的符号同步帧头的幅度进行判别，因此适用于变长的OFDM-PON通信系统，提高未来通信系统的灵活性；5、本专利技术的幅度判决对接收光信号的光功率不敏感，且同步精准度高，在实时系统实现方面具有更强的鲁棒性。附图说明图1是本专利技术OFDM-PON帧结构示意图；图2是本专利技术OFDM-PON帧的符号同步帧头时域示意图；图3是本专利技术实施例中OFDM-PON物理帧；图4是本专利技术中符号同步方法的的流程图；图5是实施例中OFDM-PON接收端接收到ADC采样信号的量化值；图6是本专利技术实施例中ADC采样信号的二电平量化示意图；图7是本专利技术实施例中接收光功率-8dBm时，同步偏移位置统计分布的示意图；图8是本专利技术实施例中接收光功率-15dBm时，同步偏移位置统计分布的示意图。具体实施方式本专利技术的优选实施例结合附图说明如下：实施例1:如图1所示，一种正交频分复用无源光网络的同步帧，由符号同步帧头和OFDM发送数据组成，所述符号同步帧头先于OFDM发送数据发送；所述符号同步帧头依次包含长度为U的前导零序列和长度为K的冗余序列，所述U与K为大于1的整数；所述前导零序列的长度U和冗余序列的长度K由OFDM-PON系统的物理信道特性、OFDM-PON系统所采用的FFT/IFFT计算点数和OFDM-PON系统的符号同步运算的并本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种正交频分复用无源光网络的同步帧，其特征在于：由符号同步帧头和OFDM发送数据组成，所述符号同步帧头先于OFDM发送数据发送；所述符号同步帧头依次包含长度为U的前导零序列和长度为K的冗余序列，所述U与K为大于1的整数；所述前导零序列的长度U和冗余序列的长度K由OFDM‑PON系统的物理信道特性、OFDM‑PON系统所采用的FFT/IFFT计算点数和OFDM‑PON系统的符号同步运算的并行度P决定。
【技术特征摘要】
1.一种正交频分复用无源光网络的同步帧，其特征在于：由符号同步帧头和OFDM发送数据组成，所述符号同步帧头先于OFDM发送数据发送；所述符号同步帧头依次包含长度为U的前导零序列和长度为K的冗余序列，所述U与K为大于1的整数；所述前导零序列的长度U和冗余序列的长度K由OFDM-PON系统的物理信道特性、OFDM-PON系统所采用的FFT/IFFT计算点数和OFDM-PON系统的符号同步运算的并行度P决定。2.根据权利要求1所述的正交频分复用无源光网络的同步帧，其特征在于：所述前导零序列的长度U同时满足以下两个条件：条件1：大于OFDM-PON系统的符号同步运算的并行度P的2倍；条件2：大于FFT/IFFT的计算点数。3.根据权利要求1所述的正交频分复用无源光网络的同步帧，所述冗余序列包含K个连续幅度绝对值为2N-1-1的抗干扰码字，其中N为OFDM-PON系统发送端DAC的量化字长，N大于等于2。4.根据权利要求2所述的正交频分复用无源光网络的同步帧，其特征在于：所述前导零序列的长度U为OFDM-PON符号同步运算的并行度P的2倍和FFT/IFFT的计算点数的最大值。5.一种采用权利要求1所述同步字的...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁文燕，吴伟良，张镇，唐泽华，张俊杰，陈健，宋英雄，李迎春，张倩武，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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