用于ddo-ofdm系统的基于梳状导频的信道估计法
【技术领域】
[0001]本发明属于光通信技术领域，特别设及一种用于DDO-O抑M系统的基于梳状导频的 信道估计法。
【背景技术】
[0002] 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lOOGb/s;网络必须具备很快的动态调整能力。 但当数据速率达到lOOGb/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OFDM由于具备良好的计算特性，通过在频域的复数运算，可W方便的对光纤 色散进行补偿。具体参考文献：SHIEHW，BAOH，TANGY.CoherentOptical0抑M:Ilieo^and De-sign[J].OpticsExpress2008,16:41-859。
[0003] 2005年，N.E.Joll巧和LMJang等人在0FC2005会议上首次提出了把(FDM技术应 用于光纤传输系统中，并实验证明了 10加/s的信号能够在多模光纤中传输1km，从此，人们 开始了光正交频分复用技术(O-OFDM)的研究。参考文献:JolleyNE，KeeH，PickaedP， etal.Generationandpropagationofa1550nmlOGbit/sopticalorthogonal frequencydivisionmultiplexedsignalover1000mofmultimodefibreusinga directlymodulatedDFB.In:OpticalFiberCommunicationConference, 2005.TechnicalDigest.OFC/NFOEC.Harlow，UK，2005，6-11。
[0004] 正交频分复用（(OrthogonalFrequen巧DivisionMultiplexing,0抑M)是一种多 载波调制技术，其基本原理是利用数字信号处理进行傅立叶反变换（IFFT)，产生一组正交 的子载波用于低速率数字信号的并行传输，从而完成高速数字信号的传输任务。运一过程 最突出的优点在于提高了系统的频谱利用率，同时降低了计算的复杂性。
[0005] O-CFDM与传统的光通信相比，它已经表现出了频谱效率高、对抗色散和非线性效 应效果明显等许多突出的优点，而运些对下一代高速率通信系统都将十分重要。目前许多 研究结果也表明了O-OFDM在未来大容量、长距离光通信系统中的潜在应用价值。尤为重要 的是，由于其具备自适应单抽头频域均衡的能力，O-OFDM在未来动态交换光网络中具有重 要的应用价值。
[0006] 在O-OFDM系统的直接检测中需要对信道进行估计，信道估计的精度将直接影响整 个系统的性能。信道参数估计是实现无线通信系统的一项关键技术。能否获得详细的信道 信息，从而在接收端正确地解调出发射信号，是衡量一个光通信系统性能的重要指标。
[0007] 经前期文献调研可知，目前信道估计法W基于块状导频的平均法和盲估计算法为 主，但运两种算法都存在一定不足。基于块状导频的平均法频率开支大，频谱利用率低;盲 道法存在精度低、复杂度高、统计时间长等缺陷，在实际应用中难W发挥作用。因此，有必要 研究一种克服当前信道估计算法存在缺陷的新算法。
【发明内容】
[000引为了克服传统信道估计法频谱利用率低，精度低等不足，本发明提出一种新型的 用于DDO-OFDM系统的基于梳状导频的信道估计法。本发明能减少导频开支，提高频带利用 率，降低误码率，提高信噪比增益。前期仿真结果表明本算法具有良好的可靠性和稳定性。
[0009]本发明解决其技术问题所采用的技术方案:一种适用于DDO-O抑M系统的基于梳状 导频的信道估计法，先用LSQeastsquare最小二乘法)信道估计算法平均法估计出导频子 载波的频率响应，后在导频子载波的频率响应的基础上通过线性插值估计出数据子载波的 频率响应。
[0010] 具体实现步骤如下：
[0011] 步骤1、求出导频位置。
[0012] 步骤2、在发射端的发送信号中的导频位置插入导频子载波。
[0013]步骤3、在接收端对接受信号在同等导频位置处提取出导频子载波。
[0014]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；
[0015]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。
[0016]所述步骤1导频位置的求解具体如下：
[0017] (1-1)求出导频个数P，其公式为：
[0019]其中，N为实际有效载波个数，L为导频间隔。Ceil(X)表示取大于或者等于指定表 达式X的最小整数。
[0020] (1-2)计算出导频子载波的位置。
[0022] 其中，in表示第n个导频在频率轴上的位置。
[0023]所述步骤2在发送信号中插入的导频子载波向量为：
[0024]Xp= [X(il,:);X(i2,：)；...；X(in,：)；...；X(ip,:)JpXM
[0025]其中，X(in，：）为发送信号中插入的第n条导频子载波。
[0026]所述步骤(3)在接受信号中提取出导频子载波向量为：
[0027]Yp=[Y(ii，：）；Y(i2，：）；...；Y(in，：）；...；Y(ip，：）]pXM [002引其中，Y(in，：）为接收数据中提取出的第n条导频子载波。
[0029]所述步骤(4)利用LS估算平均法估计出导频子载波的平均频率响应，具体如下：
[0030] (4-1)利用LS估计法估计导频子载波的频率响应，其公式为：
[003。馬=屯/JT^ =「#挺，:):;身托4 …;总:(4，:)每杉.，:)1
[0032] 其中，/'/(/,,，:；)为估计出的第n条导频子载波的频率响应。
[0033] (4-2)对导频位置处的频率响应在时间轴上求均值，得到导频子载波的平均频率 响应。求得的导频子载波的平均频率响应向量为：
[0034] =庐化）；為(,.2) 巧]沪1
[003引其中，/7 (\：)为第n条导频子载波的平均频率响应。
[0036] 所述步骤(5)利用线性插值法估计出信道中数据子载波的频率响应，具体如下：
[0037] (5-1)对导频子载波的平均频率响应在频率轴上做线性插值，估计出信道中数据 子载波的频率响应。估计出的数据子载波频率响应为：
[0039] (5-2)将数据子载波的频率响应在时间轴上延拓，得到所需的信道频率响应。在时 间轴上拓展后的信道频率响应为：
[0041] 其中，M为OFDM符号个数。
[0042] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0043] 1.在同等导频开支下，本发明的算法降低了误码率，提高了估计精度，提高了信噪 比增益。
[0044] 2.本发明的算法误码率受导频开支影响小，即使用较小的导频开支也能保证低误 码率，提高了频带利用率。
[0045] 3.本发明的算法复杂度低，实用性强。
【附图说明】
[0046] 图1是O-OFDM的系统框图。
[0047] 图2是实施方法的流程图。
[004引图3是发射端O-OFDM的数据帖结构示意图。
[0049]图4是实施例1中当导频开支为1/512时，基于块状导频LS估算平均法和本发明的 算法的前期实验误码率(ber)-性噪比（SNR)对比图。
【具体实施方式】
[0050] 下面结合实例和附图对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于 此。
[0051] 本发明主要是设及光正交频分复用O-OFDM系统的直接检测信道估计问题。如图1 所示，O-OFDM包括S/P、QAM映射、数据子载波调制、插入导频子载波、IFFT、加CP、加M序列、去 M序列、去CP、FFT、提取导频子载波、信道估计、数据子载波解映射、QAM解映射、P/S等多个步 骤。其中插