相干光FBMC系统的时频同步技术研究

• 作 者: 崇涵丹
• 出 处: 兰州理工大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 滤波器组多载波 正交频分复用 相干光通信系统 符号同步 频偏估计

近年来,光纤通信产业发展的十分迅猛,人们对超高速大容量的通信需求不断攀升。在这种情况下,滤波器组多载波系统(FBMC)作为一种正交频分复用系统的替代方案被引入到移动通信行业中。FBMC系统相比OFDM系统具有如下优势:带外频谱泄漏很小;不需要使用循环前缀,频谱效率高;具有良好的时频聚焦特性;时频网格灵活可变。但是,像OFDM系统一样,FBMC系统很容易受到符号时间偏移和载波频率偏移的影响;由于FBMC系统特殊的信号调制原理,导致连续的符号波形在时间上会形成重叠。这会对随后的定时同步造成困难,大大降低系统的性能,也对后续的频偏估计产生不利影响。因此,对这些偏移量的准确估计变得十分重要。本文针对基于训练序列的FBMC符号定时同步算法与频偏估计算法进行研究与分析。在符号定时估计方面,为相干光滤波器组多载波通信系统(CO-FBMC/OQAM)设计了一种新型的符号定时同步改进方法,该方法首先通过算法分析,得出满足共轭对称性的训练序列结构,然后将其在频域插入,最终在接收端利用定时度量函数进行同步估计并且找到正确的符号定时位置。在频偏估计和补偿方面,针对CO-FBMC/OQAM系统,本文研究了一种适用于激光频率偏移范围较大场景的整数频偏估计和补偿方法。首先,该算法扩展了先前关于分数频率偏移的相关研究工作,将最初只能进行分数频偏估计的训练序列进行了重新设计,使之变为一种混合型训练序列结构。使用这种新型训练序列结构,不仅可以有效估计分数频率偏移,而且可以精确地估计整数频率偏移。第二步,通过数值模拟研究了此方法在CO-FBMC/OQAM系统中的有效性和准确性。实验仿真结果表明,该算法的整数频偏估计范围可以达到12倍子载波频率间隔,并且经过频偏补偿后的系统误码率较低,可以达到数据通信要求的FEC极限。因此,我们提出载波频率估计方法可以为以后的CO-FBMC/OQAM系统的开发和研究提供更加有益的参考,对于现代通信系统具有一定的实用价值。