一种光OFDM系统中基于APTS技术的带宽节省型峰均比抑制系统技术方案

本发明专利技术公开一种光OFDM系统的峰均比抑制系统，特别涉及一种光OFDM系统中基于APTS技术的带宽节省型峰均比抑制系统。所述主要通过基于无边带信息传输的相邻分割的部分传输序列(Interleaved‑partition partial transmission sequence，APTS)技术来实现对高峰均比的抑制。在所述系统中，考虑使用一种新颖的星座图来映射光OFDM信号，并通过接收器端对信号的处理来计算出在发射器端每个光OFDM符号所使用的相位旋转向量，最终恢复出原始光OFDM信号。仿真分析表明，本发明专利技术既可实现无边带信息传输，即可节省带宽，也兼具较优的峰均比抑制性能。

【技术实现步骤摘要】
一种光OFDM系统中基于APTS技术的带宽节省型峰均比抑制系统
本专利技术涉及光通信领域，更具体地说，涉及一种光OFDM系统中基于APTS技术的带宽节省型峰均比抑制系统。
技术介绍
光正交频分复用-光OFDM系统结合了射频通信系统中的正交频分复用-OFDM技术和光纤通信的优点。然而光OFDM系统中存在高峰值平均功率比-PAPR的问题。高PAPR驱动高功率放大器在非线性区域工作，这将会增加带内失真和带外辐射，从而导致光OFDM系统性能下降。为了有效地抑制高PAPR对光OFDM系统所带来的影响，目前国内外的专家学者针对高PAPR提出了诸多解决方案，如削波-Clipping、选择性映射-SLM、部分传输序列等技术。在目前的解决方案中，APTS法是概率类技术中对抑制PAPR较为有效的技术，因其在传输中不会引起信号失真，可以较为显著地抑制高PAPR的出现。但是传统的APTS方案中需要传输边带信息，这将增加系统复杂度和传输延时，并降低数据传输速率。专利申请号为CN201810690961.8的文献公开了一种带宽节省型峰均比抑制系统，所述系统使用无边带信息传输的SLM技术，兼顾了较好的PAPR抑制性能的峰均比方案。但是该专利技术的不足之处在于其中提出的SLM算法，在降低PAPR和BER的性能方面没有PTS算法，因此，本专利技术在该专利的基础上，进一步提出使用PTS算法并且使用了一种新的星座图来映射光OFDM信号，进一步提高PAPR和BER的性能，提高系统的数据传输速率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有的光OFDM系统的高峰均比以及传统的APTS方案会降低数据传输速率的缺陷，提供一种光OFDM系统中基于APTS技术的带宽节省型峰均比抑制系统，包括依次连接的发射器模块、OFDM电光调制模块、光纤传输模块、OFDM光电检测模块和接收器模块；所述发射器模块中包括依次连接的原始信号串并变换模块、导频插入模块、训练系列插入模块、循环前缀插入模块和并串转换模块；所述接收器模块中包括依次连接的串并变换模块、符号同步模块、频率同步模块、快速傅里叶变换模块、导频提取和信道估计模块、信道均衡模块、相位噪声估计与相位均衡模块、计算相位旋转向量并去相位旋转模块、反映射模块、并串转换模块和误码检测模块；其特征在于，所述发射器模块中还包括相邻分割的PTS法模块和新星座映射模块，且所述新星座映射模块连接在串并变换模块和导频插入模块之间，所述相邻分割的PTS法模块连接在导频插入模块和训练系列插入模块之间；其中：所述发射器模块，用于将原始串行数字信号处理成串行时域信号，并进一步将所述串行时域信号传输到OFDM电光调制模块；所述OFDM电光调制模块，用于将从发射器模块接收到的信号转换为光信号，并进一步将光信号传输到光纤传输模块；所述的光纤传输模块，用于接收并传输光信号到OFDM光电检测模块；所述的OFDM光电检测模块，用于将接收到光信号还原成为串行时域信号，并进一步将串行时域信号传输到接收器模块；所述接收器模块，用于将接收到的串行时域信号还原成原始串行数字信号。进一步的，所述发射器模块中，所述新星座映射模块，用于按照不同的调制个数，将所述并行数字信号，通过新星座映射为频域信号；其中，新映射星座的表达式为：其中，Q为正交幅度调制的星座点个数，为原始映射星座的星座点表达式，表示的虚部，d为星座点之间的距离；所述相邻分割的PTS法模块，用于使用相邻分割的PTS算法，选择PAPR最小值的信号作为并行时域信号。进一步的，所述相邻分割的PTS法模块使用相邻分割的PTS算法将每个光OFDM符号R＝[R0,R1,…RN-1]，划分为M个子块，且每个子块中都包含N/M个元素，具体的划分表达式为：进一步可得其中，m＝0,1,...,M-1，k＝0,1,...,N/M-1，N为子载波数，N＞M＞1。进一步的，接收器模块中，所述计算相位旋转向量并去相位旋转模块，用于计算并去掉每个OFDM频域信号使用的相位旋转向量；其中，所述计算相位旋转向量并去相位旋转模块计算相位旋转向量的步骤包括：S1、对于每个光OFDM符号R＝[R0,R1,…,RN]，使用相邻分割的PTS算法将其划分为M个子块其中，m＝0,1,...,M-1，k＝0,1,...,N/M-1，N为子载波数；S2、对于每个计算到每个星座点的距离，取其中距离最小值：其中：q＝1,2,...,Q,w＝1,2,...,W，Bw为相邻分割的PTS法模块中对分块信号进行旋转的相位旋转向量；S3、将步骤S2中计算得到的距离最小值带入到均方差公式中，得到当前均方差为：S4、取使得均方差最小的对应的相位旋转向量B'w，并使用相位旋转向量B'w来最终恢复出原始的并行数字信号。在本专利技术所述的一种光OFDM系统中基于APTS技术的带宽节省型峰均比抑制系统中，考虑使用一种新颖的星座图来映射光OFDM信号，并通过接收器端对信号的处理来计算出在发射器端每个光OFDM符号所使用的相位旋转向量，最终恢复出原始光OFDM信号。实施本专利技术的一种光OFDM系统中基于APTS技术的带宽节省型峰均比抑制系统，具有以下有益效果：1、从理论和计算机仿真可知，本专利技术方案可以在使用传统的选择性映射技术降低PAPR的前提下，不需要传输边带信息，即可节省带宽，不会增加系统复杂度和传输延时，也不会降低数据传输速率。2、本专利技术具有和传统有边带信息传输的选择性映射技术基本相同的系统误码率。因此，本专利技术提出的峰均比抑制系统，在抑制光OFDM系统的高峰均比，以及降低系统误码率的实际应用种具有很高的利用价值和实用意义。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术方案的系统结构图；图2是本专利技术的4-QAM的新星座示意图；图3是本专利技术相邻分割法的示意图；图4是16-QAM中，本专利技术与传统有边带信息传输的APTS技术的CCDF对比图；图5是16-QAM中，本专利技术与传统有边带信息传输的APTS技术的误码率(L/KM)对比图；图6是16-QAM中，本专利技术与传统有边带信息传输的APTS技术的误码率(P/dBm)对比图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。请参考图1，其为本专利技术方案的系统结构图；本专利技术提供的一种光OFDM系统中基于APTS技术的带宽节省型峰均比抑制系统，包括依次连接的发射器模块11、OFDM电光调制模块12、光纤传输模块13、OFDM光电检测模块14和接收器模块15，其中：所述发射器模块，用于将原始串行数字信号处理成串行时域信号，并进一步将所述串行时域信号传输到OFDM电光调制模块；其中，所述发射器模块包括依次连接的用于将原始串行数字信号串并变换为并行数字信号的原始信号串并变换模块111、用于结合新星座映射将所述并行数字信号转变为频域信号的新星座映射模块112、用于在所述频域信号中插入导频的导频插入模块113、用于在所述频域信号中插入训练序列的训练系列插入模块114、相邻分割的PTS法模块115、用于在并行时域信号中插入循环前缀的循环前缀插入模块116和用于将并行时域信号并串变换为串行时域信号的并串转换模块117，当中：可以通过频插入模块113和训练系列插入模块114，在频域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光OFDM系统中基于APTS技术的带宽节省型峰均比抑制系统，包括依次连接的发射器模块、OFDM电光调制模块、光纤传输模块、OFDM光电检测模块和接收器模块；所述发射器模块中包括依次连接的原始信号串并变换模块、导频插入模块、训练系列插入模块、循环前缀插入模块和并串转换模块；所述接收器模块中包括依次连接的串并变换模块、符号同步模块、频率同步模块、快速傅里叶变换模块、导频提取和信道估计模块、信道均衡模块、相位噪声估计与相位均衡模块、计算相位旋转向量并去相位旋转模块、反映射模块、并串转换模块和误码检测模块；其特征在于，所述发射器模块中还包括相邻分割的PTS法模块和新星座映射模块，且所述新星座映射模块连接在串并变换模块和导频插入模块之间，所述相邻分割的PTS法模块连接在导频插入模块和训练系列插入模块之间；其中：所述发射器模块，用于将原始串行数字信号处理成串行时域信号，并进一步将所述串行时域信号传输到OFDM电光调制模块；所述OFDM电光调制模块，用于将从发射器模块接收到的信号转换为光信号，并进一步将光信号传输到光纤传输模块；所述的光纤传输模块，用于接收并传输光信号到OFDM光电检测模块；所述的OFDM光电检测模块，用于将接收到光信号还原成为串行时域信号，并进一步将串行时域信号传输到接收器模块；所述接收器模块，用于将接收到的串行时域信号还原成原始串行数字信号。...

【技术特征摘要】
1.一种光OFDM系统中基于APTS技术的带宽节省型峰均比抑制系统，包括依次连接的发射器模块、OFDM电光调制模块、光纤传输模块、OFDM光电检测模块和接收器模块；所述发射器模块中包括依次连接的原始信号串并变换模块、导频插入模块、训练系列插入模块、循环前缀插入模块和并串转换模块；所述接收器模块中包括依次连接的串并变换模块、符号同步模块、频率同步模块、快速傅里叶变换模块、导频提取和信道估计模块、信道均衡模块、相位噪声估计与相位均衡模块、计算相位旋转向量并去相位旋转模块、反映射模块、并串转换模块和误码检测模块；其特征在于，所述发射器模块中还包括相邻分割的PTS法模块和新星座映射模块，且所述新星座映射模块连接在串并变换模块和导频插入模块之间，所述相邻分割的PTS法模块连接在导频插入模块和训练系列插入模块之间；其中：所述发射器模块，用于将原始串行数字信号处理成串行时域信号，并进一步将所述串行时域信号传输到OFDM电光调制模块；所述OFDM电光调制模块，用于将从发射器模块接收到的信号转换为光信号，并进一步将光信号传输到光纤传输模块；所述的光纤传输模块，用于接收并传输光信号到OFDM光电检测模块；所述的OFDM光电检测模块，用于将接收到光信号还原成为串行时域信号，并进一步将串行时域信号传输到接收器模块；所述接收器模块，用于将接收到的串行时域信号还原成原始串行数字信号。2.根据权利要求1所述的带宽节省型峰均比抑制系统，其特征在于，所述发射器模块中，所述新星座映射模块，用于按照不同的调制个数，将所述并行数字信号，通过新星座映射为频域信...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄田野，邹武华，王典洪，程卓，袁泉，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42