一种CO-FBMC/OQAM的调制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种CO‑FBMC/OQAM的调制方法及系统，包括消扰导频模块和卡尔曼滤波补偿模块；所述消扰导频模块包括第一导频单元和第二导频单元分别放置于符号映射模块的两端，用于去除导频位置处的固有虚部干扰，并保证每一个CO‑FBMC/OQAM符号均存在一个导频符号记录其上面叠加的相位噪声；卡尔曼滤波补偿模块提取收端的测试导频符号，对导频符号的预测过程进行纠正，得到当前时刻的相位噪声估计值，进而输出收端信号的估计值。本技术方案具有消除导频位置处固有干扰的能力，同时卡尔曼滤波处理模块只需采用一个导频进行运算，因此该技术方案降低了计算量和减少了判决误差的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种CO-FBMC/OQAM的调制方法及系统
本专利技术属于光通信领域，更具体地，涉及一种CO-FBMC/OQAM的调制方法及系统。
技术介绍
传统的光通信中的相干光滤波器组多载波/偏移正交振幅调制(CO-FBMC/OQAM：CoherentOptical-offsetQuadratureAmplitudeModulation-basedfilterbankmulticarrier)系统虽然省去了循环前缀在一定程度上优于CO-OFDM系统，但是由于CO-FBMC/OQAM系统具有较长的符号长度和高的峰均功率比，而相位噪声主要来自激光器线宽和链路非线性，所以CO-FBMC/OQAM系统的传输性能易受相位噪声的影响，产生收端QAM调制星座图的旋转与发散从而导致误码率的增加。因此，如何高效地监测和补偿相位噪声是CO-FBMC/OQAM系统的一个关键问题，其中，系统固有的虚部干扰成为了相位噪声处理算法必须要解决的难题。现有解决系统相位噪声估计及补偿的方案是基于盲判决的卡尔曼滤波算法补偿方案，该补偿方案不仅计算复杂度较高，而且由于用于盲判决的每个符号上都叠加系统固有干扰的影响，在激光器相位噪声较大的时候极易产生判决失误，因此该方案补偿范围极其有限。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于在系统发端的符号映射模块之后的固定子载波位置添加消扰导频模块，在系统收端的光域-频域转换模块之后在对应于导频添加的位置增加卡尔曼滤波处理模块，旨在解决系统固有虚部干扰给导频带来的估计误差和收端相应的相位噪声补偿问题。为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种CO-FBMC/OQAM的调制方法，包括：(1)将CO-FBMC/OQAM系统输入的比特信号转化为PAM数据符号；(2)在PAM数据符号的一端接入三列子载波，在中间列子载波的奇数位放置导频符号、偶数位放置置零符号及其余两列子载波均置零，完成PAM数据符号与第一导频单元的接入；(3)在PAM数据符号的另一端接入三列子载波，在中间列子载波的偶数位放置导频符号、奇数位放置置零符号及其余两列子载波均置零，完成PAM数据符号与第二导频单元的接入；(4)第一导频单元和第二导频单元接收PAM数据符号，消除系统固有虚部干扰，且记录导频位置的相位信息；(5)频域-时域转换模块接收经过导频单元处理后的频域信号，对其正交化预处理后进行调制，完成频域信号到时域信号的转换；(6)获取的时域信号经过并串转换和训练序列处理后进行IQ调制使其信号传输至系统收端；(7)光域-频域转换模块将接收的光域信号通过相干探测平衡接收后得到的基带信号；(8)将基带信号通过定时同步和串并转换后解调得到频域信号；(9)提取导频位置的收端的测试导频信号；(10)将发端已知的导频信号与上一时刻的相位噪声估计值相乘获取该发端导频信号对应的收端导频信号的预测值；(11)将收端的测试导频信号与导频信号的预测值相减得到两者间的误差信号。(12)将所述误差信号与固定的卡尔曼增益相乘得到相位噪声的纠正值；(13)将所述相乘得到的值与上一时刻的相位噪声估计值相加得到当前时刻的相位噪声估计值；(14)将当前时刻的相位噪声估计值进行相位噪声的共轭处理；(15)将相位噪声的共轭值与收端的导频符号相乘获取相位噪声补偿后的估计值作为相位噪声补偿的信号；(16)将相位补偿的输出信号经过解映射后恢复比特信号；(17)当前时刻的相位噪声估计值进行延迟处理作为前一时刻的相位噪声估计值。另一方面，本专利技术提供了一种CO-FBMC/OQAM系统，包括符号映射模块、消扰导频模块、频域-时域转换模块、IQ调制模块、光域-频域转换模块、卡尔曼滤波补偿模块和符号解映射模块；所述符号映射模块用于接收经过串并转换的比特数据，输出信号经过复数转实数，将实值信号传递给消扰导频模块；所述消扰导频模块用于接收符号映射模块传递的实值信号，输出消除导频固有干扰的频域信号，同时在符号映射模块两端加入导频信号，用于记录导频信号中的相位信息获取相位噪声对系统的影响；优选地，所述消扰导频模块包括第一导频单元和第二导频单元；所述第一导频单元和第二导频单元均包括3列子载波，位于中间列的子载波导频符号与置零符号相间，其余两列子载波均置零，所述第一导频单元和第二导频单元的导频符号分别放置在对应子载波的奇数位置和偶数位置；所述频域-时域转换模块用于接收导频模块传递的频域信号，输出时域信号；所述IQ调制模块用于接收时域信号，输出光域信号；所述光域-频域转换模块用于接收光域信号，输出频域信号；所述卡尔曼滤波补偿模块基于所述的消扰模块消除导频符号固有干扰的状态，用于计算导频符号位置上的相位噪声值，从而进行相位噪声的补偿，最终输出相位补偿后的频域信号；优选地，所述的卡尔曼滤波补偿模块包括：导频提取单元，减法器，第一乘法器，加法器，延迟单元，第二乘法器，共轭处理单元，第三乘法器；所述导频提取单元输入端连接光域-频域转换模块，输出端连接减法器；所述减法器输入端连接导频提取单元的输出端和第二乘法器的输出端，输出端连接第一乘法器的输入端；所述第一乘法器输入端连接减法器的输出端，接收固定卡尔曼增益；输出端连接连接加法器的输入端；所述加法器的输入端连接第一乘法器的输出端和延迟单元的输出端，输出端连接延迟单元的输入端和共轭处理单元的输入端；所述延迟单元输入端连接加法器的输出端，输出端连接加法器的输入端和第二乘法器的输入端；所述第二乘法器输入端连接延迟单元的输出端；所述共轭处理单元输入端连接加法器的输出端，输出端连接第三乘法器的输入端；所述第三乘法器的输入端连接共轭处理单元的输出端，输出端连接实复数转换模块；所述导频提取单元用于在收端导频中提取导频信号；所述减法器用于将收端的导频信号与预测的导频信号相减得到两者间的误差信号；所述第一乘法器用于将误差信号与固定卡尔曼增益相乘；所述加法器用于将乘法器得到的结果与上一时刻的相位噪声估计值相加，得到当前时刻的相位噪声估计值；所述延迟单元用于将当前时刻的相位噪声估计值转化为前一时刻的相位噪声估计值；所述第二乘法器用于将发端导频信号与上一个时刻相位噪声估计值相乘，得到预测的导频符号对应的接收导频值；所述共轭处理单元用于得到当前时刻的相位噪声的共轭值；所述第三乘法器用于将当前时刻的相位噪声的共轭值与收端的导频符号相乘得到相位噪声补偿后的估计值；所述符号解映射模块用于接收频域信号经实数转复数后的频域信号，输出比特数据。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：(1)本专利技术采用消扰导频模块可以使导频符号不受到CO-FBMC/OQAM系统中固有的虚部干扰的影响，从而提高了系统对相位噪声估计的准确性。(2)本专利技术采用的消扰导频模块，可以保证对每一个FBMC符号仅仅采用一个导频来记录相位噪声，可以避免盲判决算法中所需的对每一个子载波均要进行计算求解其上的相位噪声的弊端，从而可以极大的减少计算复杂度。(3)本专利技术采用了基于导频的卡尔曼滤波算法来进行相位噪声的估计，可以避免盲估计中所需的判决过程，从而避免了判决误差的引入。附图说明图1是本专利技术实施例提供的消扰导频模块的结构设计图；图2是本专利技术提供的卡尔曼滤波处理模块结构图；图3是本专利技术提供的CO-FBMC/OQAM系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CO‑FBMC/OQAM的调制方法，其特征在于，包括：(1)将输入的比特信号转化为PAM数据符号；(2)在PAM数据符号的两端消除导频固有虚部干扰，并记录导频符号相位信息；(3)接收经过导频单元处理后的频域信号，对其正交化预处理后进行调制，完成频域信号到时域信号的转换；(4)获取的时域信号经过并串转换和训练序列处理后进行IQ调制使光域信号传输至系统收端；(5)将接收的光域信号转换成频域信号进行卡尔曼滤波相位噪声补偿；(6)将相位补偿的输出信号经过解映射后恢复比特信号。

【技术特征摘要】
1.一种CO-FBMC/OQAM的调制方法，其特征在于，包括：(1)将输入的比特信号转化为PAM数据符号；(2)在PAM数据符号的两端消除导频固有虚部干扰，并记录导频符号相位信息；(3)接收经过导频单元处理后的频域信号，对其正交化预处理后进行调制，完成频域信号到时域信号的转换；(4)获取的时域信号经过并串转换和训练序列处理后进行IQ调制使光域信号传输至系统收端；(5)将接收的光域信号转换成频域信号进行卡尔曼滤波相位噪声补偿；(6)将相位补偿的输出信号经过解映射后恢复比特信号。2.如权利要求1所述的调制方法，其特征在于，步骤(2)中的具体步骤为：(2.1)在PAM数据符号一端接入三列子载波，在中间列子载波的奇数位放置导频符号、偶数位放置置零符号及其余两列子载波均置零，完成第一导频单元与PAM数据符号的接入；(2.2)在PAM数据符号另一端接入三列子载波，在中间列子载波的偶数位放置导频符号、奇数位放置置零符号及其余两列子载波均置零，完成第二导频单元与PAM数据符号的接入；(2.3)第一导频单元和第二导频单元接收PAM数据符号，消除系统固有虚部干扰，且记录导频位置的相位信息。3.如权利要求2所述的调制方法，其特征在于，步骤(5)中的具体步骤为：(5.1)接收的光域信号通过相干探测平衡接收后得到基带信号；(5.2)将基带信号通过定时同步和串并转换后解调得到频域信号；(5.3)将频域信号中的测试导频信号与收端导频信号的预测值相减获取误差信号；(5.4)接收的误差信号与卡尔曼增益相乘，并结合上一时刻的相位噪声估计值，得到当前时刻相位噪声的估计值；(5.5)根据相位噪声的估计值和导频符号获取相位噪声补偿信号。4.如权利要求3所述的调制方法，其特征在于，所述步骤(5.3)具体步骤如下：(5.3.1)提取导频位置的收端的测试导频信号；(5.3.2)将发端已知的导频信号与上一时刻的相位噪声估计值相乘获取该发端导频信号对应的收端导频信号的预测值；(5.3.3)将收端的测试导频信号与导频信号的预测值相减得到两者间的误差信号。5.如权利要求4所述的调制方法，其特征在于，所述步骤(5.4)具体步骤如下：(5.4.1)所述误差信号与固定的卡尔曼增益相乘得到相位噪声的纠正值；(5.4.2)所述相乘得到的值在与上一时刻的相位噪声估计值相加作为当前时刻的相位噪声估计值。6.如权利要求5所述的调制方法，其特征在于，所述步骤(5.5)具体步骤如下：(5.5.1)将当前时刻的相位噪声估计值进行相位噪声的共轭处理；(5.5.2)将相位噪声的共轭值与收端的导频符号相乘获取相位噪声补偿后的估计值，并将其作为相位噪声补偿的信号；(5.5.3)当前时刻的相位噪声估计值进行延迟处理作为前一时刻的相位噪声估计值。7.一种CO-FBMC/OQAM系统，其特征在于，包括符号映射模块、消扰导频模块、频域-时域转换模块、IQ调制模块、光域-频域转换模块、卡尔曼滤波补偿模块和符号解映射模块；所述符号映射模块用于接收经过串并转换的比特数据，输出信号经过复数转实数，将实值信号传递...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗风光，游璧毓，杨柳，杨帅龙，陈丹慧，倪垚，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