用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法及应用系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法及应用系统，包括：首先基于梳状导频的插入方式，通过基于迫零方法得到导频初始信道估计，将估计的导频信道先通过平均，然后在频域内进行线性插值，进而得到估计的数据信道特性。本发明专利技术解决了处理子载波正交性破坏带来的符号间干扰、子载波间干扰、系统器件带来的随机分布高斯噪声等造成系统的接收灵敏度下降的问题。同时，可以极大程度的降低导频开支，因而可被未来高速的基于滤波器组的光传输系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光传输
，具体地，涉及一种用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法及应用系统。
技术介绍
随着通信技术的发展和对通信要求的不断提高，光通信表现出两个明显的发展趋势：单信道传输的数据速率大大增加，趋近于100Gb/s；网络必须具备很快的动态调整能力。但当数据速率达到100Gb/s时，传统的光纤分段补偿变得昂贵而耗时，对系统色散的补偿很难准确实现，而基于滤波器组多载波调制技术(FilterBankbasedMulticarrier,FBMC)，因具有边模抑制比高、支持异步传输、高的频谱效率、可充分利用数字信号处理技术等独特优点，近年来被广泛应用于光通信系统。FBMC可在较好的继承传统的正交频分复用多载波调制技术(Orthogonalfrequency-divisionmultiplexing，OFDM)的频谱效率高、抗色散能力强、灵活的带宽分配等优点的基础上，不仅降低了OFDM对时域和频域严格同步性的要求，对符号间干扰(InterSymbolInterference，ISI)和子载波间干扰(IntercarrierInterference，ICI)有很好的鲁棒性和松弛性，降低了系统对光电器件线性度的要求。同时，FBMC可采用对子载波级的滤波特性，能够以很小的信道间隔构建具有高频谱效率的“超级信道(Super-channel)”，进而“无缝”地融合来自各个用户的信号带。在实际系统中，由于多载波信号在光纤中进行传输时，会受到光纤本身色散影响和光电器件的本身非线性特性的影响，使信号正交性得到破坏，从而降低信号的质量。因此，在基于多载波调制的光传输系统中，需要有效的信号估计方法来提升接收端信号的质量。为了有效对抗ISI对信号质量的影响，传统光OFDM信号通过在发射端循环前缀(CyclicPrefix，CP)，可以补偿色散带来的ISI。因而，在接收端去掉CP，一般利用简单的LS(LeastSquare)最小二乘法，然后在利用迫零均衡器便可补偿信道的响应。然而，不同于传统光OFDM信号，光FBMC信号用滤波组来替代CP，并且其正交条件需要在实数域内实现。因而，相比OFDM信号，每个符号内的每个子载波上的信号不仅受到其他符号而且受到相同符号内的不同子载波上的信号点干扰。此外，在光纤信号中传输时，其FBMC信号受到色散影响，将会破坏其FBMC的正交性。因此，采用普通OFDM信号的信道估计算法估计出来的信道特性为信道真实值与周围点干扰的叠加，不能较为真实的还原真实的信道特性，一定程度上降低信号的质量，因为普通光OFDM的信道估计方法不能直接应用于光FBMC传输系统。经对现有文献检索发现，目前无线通信系统主要从干扰消除和干扰利用这两个思路对FBMC导频进行研究，提出相应的导频结构。例如S.Kang,K.Chang等于2007年发表的《AnovelchannelestimationschemeforOFDM/OQAM-IOTAsystem》考虑邻域的影响，通过预留一些时频格点，用以抵消内部的ISI干扰，使得所有外围时频格点对导频的总干扰为零，但由于这种方法需要计算其它数据点对导频的总干扰，因而计算量较大，实时性也较差。再如J.Du等于2009年发表《NovelPreamble-BasedChannelEstimationforOFDM/OQAMSystem》，提出基于干扰利用的IAM“伪”导频结构，它通过确定导频周围的时频点，计算出已知的ISI干扰量，并利用于信道估计中，该方法能够较好地估计出复信道的响应包络。在光传输系统中，光FBMC信号的带宽要远远高于无线中的传输信号，因为需要相对较为简单、易于实现的基于导频的信道估计方法。为此，我们在2016年光通信杂志上(opticscommunication)提出了一种基于块状导频平均算法的信道估计方法，该方法可以较好的克服邻道信号干扰和光传输系统的光电器件的非线性度而带来的高斯加性噪声的影响。然而，该方法，需要大于5％的导频开支，一定程度上将会降低系统的频谱效率。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法及应用系统。根据本专利技术提供的用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法，包括如下步骤：步骤1：在生成的电FBMC信号中插入导频信息，并将包含导频信息的电FBMC信号转换成光FBMC信号；步骤2：将光FBMC信号通过光纤传输至接收端，并利用光电探测器将接收到的光FBMC信号转化为电FBMC信号；步骤3：对电FBMC信号进行解调，从中抽取出相应的导频信息；步骤4：利用LS估算平均法估计出导频子载波的平均频率响应；步骤5：利用线性插值法估计出信道中数据子载波的频率响应。优选地，所述步骤1包括：在生成的L帧FBMC信号过程中，在每帧的FBMC信号中的有效子载波的频带内，每隔T子载波插入一个导频信息，所述导频信息是经过符号映射后的数据，该导频信息和经过符号映射的有效子载波数据一起进入IFFT、并最终生成电FBMC信号；该FBMC信号连接至光调制器，从而生成包含导频信息的光FBMC信号。优选地，步骤1中所述的IFFT，用于将导频信息和经过符号映射后的有效数据信号进行IFFT运算，从而完成信号从频域到时域的转换，得到转换信号。优选地，所述步骤2中的光电探测器包括：光电二极管或者雪崩二极管；光纤为单模光纤。优选地，所述步骤3包括：将电FBMC信号通过串并转换后传输至FFT模块，实现FBMC信号中的导频信息抽取；所述FFT模块用于信号的FFT运算，实现信号从频域到时域的转换。优选地，所述步骤4包括：将步骤3获得的导频信息，先经过LS估计，即最小二乘法得到每个导频位置的信道响应，基于该信道响应实现不同帧在同一个子载波位置处的平均操作，实现有效的导频信道的估计数据。优选地，所述步骤5包括：将步骤4中获得有效导频的信道估计数据进行扩展，即实现L数据帧上的导频信道估计的扩展；基于扩展的信道数据，在每个帧内的相邻两个导频子载波间进行插值，实现每个FBMC帧内的有效数据子载波数据的信道特性估计数据；利用该估计数据通过迫零均衡方法，实现接收信号的补偿。根据本专利技术提供的用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法的应用系统，包括：光FBMC发射模块、FBMC接收模块以及光纤，所述光FBMC发射模块将包含导频信息的光FBMC信号通过光纤发送至FBMC接收模块，由所述FBMC接收模块将光FBMC信号转化为相应的电FBMC信号，并提取出包含的导频信息，获取导频信息的估计数据以及有效数据信道特性的估计数据。优选地，所述光FBMC发射模块包括：由激光器与调制器组成的光调制模块、电FBMC信号生成模块；所述光调制模块包括：激光器与调制器，其中，电FBMC信号生成模块的输出端连接至由激光器驱动的光调制器，实现光FBMC信号的产生；所述电FBMC信号生成模块包括：数字信号模块、第一S/P模块、符号映射模块、基于梳状导频的插入模块、IFFT模块、第一滤波器组、DAC模块、P/S模块、导频信号产生模块；所述数字信号模块连接至第一S/P模块用于实现信号的串并转换，第一S/P模块输出通过符号映射后的信号至基于梳状导频的插入模块，所述基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在生成的电FBMC信号中插入导频信息，并将包含导频信息的电FBMC信号转换成光FBMC信号；步骤2：将光FBMC信号通过光纤传输至接收端，并利用光电探测器将接收到的光FBMC信号转化为电FBMC信号；步骤3：对电FBMC信号进行解调，从中抽取出相应的导频信息；步骤4：利用LS估算平均法估计出导频子载波的平均频率响应；步骤5：利用线性插值法估计出信道中数据子载波的频率响应。

【技术特征摘要】
1.一种用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在生成的电FBMC信号中插入导频信息，并将包含导频信息的电FBMC信号转换成光FBMC信号；步骤2：将光FBMC信号通过光纤传输至接收端，并利用光电探测器将接收到的光FBMC信号转化为电FBMC信号；步骤3：对电FBMC信号进行解调，从中抽取出相应的导频信息；步骤4：利用LS估算平均法估计出导频子载波的平均频率响应；步骤5：利用线性插值法估计出信道中数据子载波的频率响应。2.根据权利要求1所述的用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法，其特征在于，所述步骤1包括：在生成的L帧FBMC信号过程中，在每帧的FBMC信号中的有效子载波的频带内，每隔T子载波插入一个导频信息，所述导频信息是经过符号映射后的数据，该导频信息和经过符号映射的有效子载波数据一起进入IFFT、并最终生成电FBMC信号；该FBMC信号连接至光调制器，从而生成包含导频信息的光FBMC信号。3.根据权利要求2所述的用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法，其特征在于，步骤1中所述的IFFT，用于将导频信息和经过符号映射后的有效数据信号进行IFFT运算，从而完成信号从频域到时域的转换，得到转换信号。4.根据权利要求1所述的用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法，其特征在于，所述步骤2中的光电探测器包括：光电二极管或者雪崩二极管；光纤为单模光纤。5.根据权利要求1所述的用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法，其特征在于，所述步骤3包括：将电FBMC信号通过串并转换后传输至FFT模块，实现FBMC信号中的导频信息抽取；所述FFT模块用于信号的FFT运算，实现信号从频域到时域的转换。6.根据权利要求1所述的用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法，其特征在于，所述步骤4包括：将步骤3获得的导频信息，先经过LS估计，即最小二乘法得到每个导频位置的信道响应，基于该信道响应实现不同帧在同一个子载波位置处的平均操作，实现有效的导频信道的估计数据。7.根据权利要求1所述的用于光FBMC传输系统的低开支信道估计方法，其特征在于，所述步骤5包括：将步骤4中获得有效导频的信道估计数据进行扩展，即实现L数据帧上的导频信道估计的扩展；基于扩展的信道数据，在每个帧内的相邻两个导频子载波间进行插值，实现每个FB...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕美华，张鹿，张阔，李隆胜，郭梓栋，缪馨，胡卫生，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31