一种CO-OFDM系统非线性效应抑制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种CO‑OFDM系统非线性效应抑制方法及系统，包括：在系统发送端，对于任意一个分组，获得与导频符号呈相位共轭的共轭符号，从而得到对应的邻近估计组；对导频符号、共轭符号以及数据符号进行载波映射，并将载波发往系统接收端；在系统接收端，对发送自系统发送端的载波进行频域信号还原，并提取导频符号、共轭符号及数据符号；将所提取的导频符号与对应的共轭符号进行相干叠加，以补偿导频符号中的非线性相移；利用所提取的导频符号和对应的共轭符号估计同一邻近估计组内数据符号的非线性相移，并对数据符号的非线性相移进行补偿。本发明专利技术能够对CO‑OFDM系统中非线性效应导致的损伤进行有效、全面且实时的补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种CO-OFDM系统非线性效应抑制方法及系统
本专利技术属于光通信领域，更具体地，涉及一种CO-OFDM系统非线性效应抑制方法及系统。
技术介绍
光通信CO-OFDM(CoherentOpticalOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，相干光正交频分复用)系统中的子载波频率间隔严格相等，易满足非线性四波混频效应的相位匹配条件，进而导致严重的载波间干扰。同时，由于CO-OFDM信号具有高的峰均功率比，使得其更易达到克尔非线性的阈值而进一步受到自相位调制、交叉相位调制的影响。如何高效地抑制光纤链路中的非线性效应是CO-OFDM技术中的一个关键问题。现有的基于载波导频的信道监测方案只能对随机相位噪声进行近似估计，无法对非线性效应导致的与载波频谱位置相关的相位偏移进行消除，而且会降低频谱效率；传统的背向传输算法又由于其极高的计算复杂度而难以在CO-OFDM系统非线性损伤的实时补偿中有较好的补偿效果。因此对于CO-OFDM系统的光纤非线性损伤，当前还没有一个有效且全面的补偿方法。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种CO-OFDM系统非线性效应抑制方法，其目的在于，分别计算导频和数据中与载波频谱位置相关的非线性相移并进行补偿，从而对CO-OFDM系统中非线性效应导致的损伤进行有效、全面且实时的补偿。为实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种CO-OFDM系统非线性效应抑制方法，包括如下步骤：(1)在系统发送端，对于任意一个分组，获得与导频符号呈相位共轭的共轭符号，从而得到由共轭符号以及该分组内的导频符号和数据符号构成的邻近估计组；(2)对导频符号、共轭符号以及数据符号进行载波映射，并将载波发往系统接收端；(3)在系统接收端，对发送端的载波进行频域信号还原，并提取导频符号、共轭符号及数据符号；(4)将所提取的导频符号与对应的共轭符号进行相干叠加，以补偿导频符号中的非线性相移；利用所提取的导频符号和对应的共轭符号估计同一邻近估计组内数据符号的非线性相移，并根据估计结果对数据符号的非线性相移进行补偿；其中，每一个分组包含一路导频符号和一路或多路数据符号。进一步地，步骤(2)中，对导频符号、共轭符号以及数据符号进行载波映射，是根据IFFT(InverseFastFourierTransform，快速傅里叶逆变换)的可控载波映射对完成的，且步骤(3)中，对发送自系统发送端的载波进行频域信号还原，是通过FFT(FastFourierTransform，快速傅里叶变换)完成的。进一步地，步骤(4)中，利用所提取的导频符号和对应的共轭符号估计同一邻近估计组内数据符号的非线性相移，包括：对于任意一路数据符号Di，采用如下公式估计其非线性相移：其中，i为数据符号Di的载波标号，θi为第i个载波中所加载的数据符号的非线性相移，arg为求角度操作，Rk和Rh分别为数据符号Di所所属邻近估计组内的导频符号和共轭符号，k和h分别为导频符号Rk和共轭符号Rh的载波标号，ηikh为第i个载波受第k个载波和第h个载波非线性影响的四波混频系数。按照本专利技术的第二方面，提供了一种CO-OFDM系统，包括：载波映射模块、频域信号还原模块、相干叠加模块以及邻近估计模块；载波映射模块用于在系统发送端，对于任意一个分组，获得与该分组内导频符号呈相位共轭的共轭符号，从而得到由共轭符号以及该分组内的导频符号和数据符号构成的邻近估计组；载波映射模块还用于对导频符号、共轭符号以及数据符号进行载波映射，并将载波发往系统接收端；频域信号还原模块用于在系统接收端，对发送自系统发送端的载波进行频域信号还原，并提取导频符号、共轭符号及数据符号；相干叠加模块，用于将由频域信号还原模块所提取的导频符号与对应的共轭符号进行相干叠加，以补偿导频符号中的非线性相移；邻近估计模块，用于利用由频域信号还原模块所提取的导频符号和共轭符号估计同一邻近估计组内数据符号的非线性相移，并根据估计结果对数据符号的非线性相移进行补偿；其中，每一个分组包含一路导频符号和一路或多路数据符号。进一步地，载波映射模块对导频符号、共轭符号以及数据符号进行载波映射，是根据IFFT的可控载波映射对完成的，且频域信号还原模块对发送自系统发送端的载波进行频域信号还原，是通过FFT完成的。进一步地，邻近估计模块利用由频域信号还原模块所提取的导频符号和共轭符号估计同一邻近估计组内数据符号的非线性相移，包括：对于任意一路数据符号Di，采用如下公式估计其非线性相移：其中，i为数据符号Di的载波标号，θi为第i个载波中所加载的数据符号的非线性相移，arg为求角度操作，Rk和Rh分别为数据符号Di所所属邻近估计组内的导频符号和共轭符号，k和h分别为导频符号Rk和共轭符号Rh的载波标号，ηikh为第i个载波受第k个载波和第h个载波非线性影响的四波混频系数。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：(1)本专利技术所提供的CO-OFDM系统的非线性效应抑制方法，在系统的发送端，对与导频符号呈相位共轭的共轭符号进行载波映射，并将加载有共轭符号的载波连同加载有导频符号和数据符号的载波一同发往接收端；在接收端对载波进行频域信号还原，并提取共轭符号、导频符号以及数据符号，然后将导频符号与共轭符号进行相干叠加以补偿导频符号中的非线性相移，并利用导频符号和共轭符号估计同一分组内数据符号的非线性相移并进行补偿。由于本专利技术所提供的CO-OFDM系统的非线性效应抑制方法利用与导频符号呈相位共轭的共轭符号能够分别对导频符号和数据符号的非线性相移进行补偿，因此能够有效抑制CO-OFDM的非线性效应，并具有更高的灵活性。(2)本专利技术所提供的CO-OFDM系统的非线性效应抑制方法，通过将导频符号与共轭符号进行相干叠加补偿导频符号的非线性相移，以及利用利用导频符号和共轭符号估计同一分组内数据符号的非线性相移并进行补偿，所涉及的均为常规的、简单的计算，因此本专利技术所提供的CO-OFDM系统的非线性效应抑制方法，能够降低对非线性相移进行补偿的计算复杂度，从而更适应高速CO-OFDM系统的实时补偿需求。(3)本专利技术所提供的CO-OFDM系统的非线性效应抑制方法，一方面通过将导频符号与共轭符号进行相干叠加补偿导频符号的非线性相移，另一方面通过构建同组内非线性损伤的相关性，使得能够利用导频符号和共轭符号估计同一分组内数据符号的非线性相移，并进行相应的补偿，在对系统内非线性相移进行补偿的过程中，均未引入额外的导频符号，因此能够在提高CO-OFDM系统的非线性抵抗力的同时，保持系统原有的频谱效率。附图说明图1为本专利技术实施例提供的CO-OFDM系统非线性效应抑制方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的载波频谱示意图；图3为本专利技术实施例提供的CO-OFDM系统示意图；在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：1为载波映射模块，2为频域信号还原模块，3为相干叠加模块，4为邻近估计模块。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CO‑OFDM系统非线性效应抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在系统发送端，对于任意一个分组，获得与导频符号呈相位共轭的共轭符号，从而得到由共轭符号以及该分组内的导频符号和数据符号构成的邻近估计组；(2)对导频符号、共轭符号以及数据符号进行载波映射，并将载波发往系统接收端；(3)在系统接收端，对发送自系统发送端的载波进行频域信号还原，并提取导频符号、共轭符号及数据符号；(4)将所提取的导频符号与对应的共轭符号进行相干叠加，以补偿导频符号中的非线性相移；利用所提取的导频符号和对应的共轭符号估计同一邻近估计组内数据符号的非线性相移，并根据估计结果对数据符号的非线性相移进行补偿；其中，每一个分组包含一路导频符号和一路或多路数据符号。

【技术特征摘要】
1.一种CO-OFDM系统非线性效应抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在系统发送端，对于任意一个分组，获得与导频符号呈相位共轭的共轭符号，从而得到由共轭符号以及该分组内的导频符号和数据符号构成的邻近估计组；(2)对导频符号、共轭符号以及数据符号进行载波映射，并将载波发往系统接收端；(3)在系统接收端，对发送自系统发送端的载波进行频域信号还原，并提取导频符号、共轭符号及数据符号；(4)将所提取的导频符号与对应的共轭符号进行相干叠加，以补偿导频符号中的非线性相移；利用所提取的导频符号和对应的共轭符号估计同一邻近估计组内数据符号的非线性相移，并根据估计结果对数据符号的非线性相移进行补偿；其中，每一个分组包含一路导频符号和一路或多路数据符号。2.如权利要求1所述的CO-OFDM系统非线性效应抑制方法，其特征在于，所述步骤(4)中，利用所提取的导频符号和对应的共轭符号估计同一邻近估计组内数据符号的非线性相移，包括：对于任意一路数据符号Di，采用如下公式估计其非线性相移：其中，i为所述数据符号Di的载波标号，θi为第i个载波中所加载的数据符号的非线性相移，arg为求角度操作，Rk和Rh分别为所述数据符号Di所所属邻近估计组内的导频符号和共轭符号，k和h分别为所述导频符号Rk和所述共轭符号Rh的载波标号，ηikh为第i个载波受第k个载波和第h个载波非线性影响的四波混频系数。3.一种CO-OFDM系统，包括：载波映射模块、频域信号还原模块、相干叠加模...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗风光，胡杭听，杨柳，杨帅龙，游璧毓，李斌，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42