专利名称：一种基于单载波频域均衡的信号处理方法、装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤通讯领域中的信号处理技术，尤其涉及一种基于单载波频域均衡 (SC-FDE，Single Carrier-Frequency Domain Equalization)的信号处理方法、装置及系统。
背景技术：
在光纤通讯系统的信号传输过程中，由于高速率传输带来的色散和偏振模色散 (PMD, Polarization Mode Dispersion)等情况，导致传输信道的失真和畸变，传输信道的失真和畸变进一步会引起码间干扰，码间干扰是影响光纤通讯系统中的通信质量的主要因素。因此，光纤通讯系统中使用SC-FDE技术来解决码间干扰问题。SC-FDE技术中的一种解决码间干扰问题方法是插入训练序列的信号处理方法，具体为在光发信机将训练序列作为独特字(UW，Unique Word)与所要发送的数据(Data)组成数据帧，将数据帧调制后的调制信号发送给光收信机；光收信机对接收到的调制信号进行解调得到解调后的数据帧，再利用解调后的数据帧中的UW进行时间同步、频偏估计和信道估计。其中，所述数据帧的结构如
图1所示，由前后两个UW和数据组成，每帧数据之间重叠一个UW ；所述UW为长度是M+2L的序列，构成UW的方法为先产生长度为M的特定序列， 将该特定序列中后L个符号复制，添加到长度为M的序列之前形成前缀，将该特定序列中前 L个符号复制，添加到长度为M的序列之后形成后缀，构成长度为M+2L的UW。所述长度为M 的特定序列，使用恒包络零自相关(CAZAC，Const Amplitude Zero Auto-Corelation)序列为最优序列。所述利用解调后的数据帧中的UW进行时间同步、频偏估计和信道估计包括 目前已有技术进行时间同步的方法为khmidl方法，频偏估计是基于时间同步计算而得， 信道估计为采用最大似然估计法。但是上述插入训练序列的方法中存在以下问题一、传输CAZAC序列组成的数据帧需要使用高端数模转换器(DAC， Digital-to-Analog Converter)，而高端DAC结构复杂且价格高；二、上述信号处理方法进行时间同步所使用的khmidl同步计算方法，由于解调后的数据帧中前后两个UW相同，所以会出现确定的同步位置不够准确的问题，且^^!11土(11 同步计算方法存在相关峰不够尖锐的问题；三、上述信号处理方法信道估计所使用的最大似然估计法，由于需要进行大量的矩阵以及逆矩阵运算，所以运算量巨大，因此会占用光收信机较大的处理资源。可见，目前已有的插入训练序列的信号处理方法，无法简化光发信机硬件设备及降低光发信机的成本，并且无法保证时间同步的准确性，以及信道估计时占用光收信机较大的处理资源
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于SC-FDE的信号处理方法、装置及系统，简化光发信机硬件设备及降低光发信机的成本，并且提高时间同步的准确性，以及减少
信道估计时占用的处理资源。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的本发明提供了一种基于SC-FDE的信号处理方法，该方法包括光发信机产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机。上述方案中，所述产生UW序列，包括使用二元序列组成UW序列，根据以下条件选定二元序列
M-I u(n)u((n+ k) modM)
n=Q
权利要求
1.一种基于单载波频域均衡SC-FDE的信号处理方法，其特征在于，该方法包括 光发信机产生独特字UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产生UW序列，包括使用二元序列组成UW序列，根据以下条件选定二元序列Γ
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步数据块为由A、B、C三段同步序列组成，A段同步序列长L个比特，B和C同步序列均长N个比特； 其中，A同步序列的L个比特数据为二元序列s' (η) (η = N/2-L，· · ·，Ν/2-1) ；B和C同步序列为Sync(Ii)，Sync (n) = s' (η) χ (η), χ (η)为长度为N的二元序列，选定χ (η) 二元序列的条件与产生UW序列时选定二元序列的条件相同；其中，所述s' (η)可以根据条件{，= t广、/2)………HO[
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将超级帧作为基带信号发送给光收信机之后，该方法还包括光收信机接收到光发信机发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行相关计算获得信道估计值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，包括光收信机分别读取两个偏振态的基带信号中长度大于同步数据块中B和C同步序列的长度之和的数据；利用自身产生的长度为同步数据块中B或C同步序列的长度的与光发信机产生同步数据块时所用的二元序列相同的序列对读取的部分基带信号数据进行滑动计算；滑动计算的结果中的最大值所对应的解调后的基带信号数据即为时间同步的位置。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用UW序列进行相关计算获得信道估计值之前，该方法还包括光收信机对时间同步后的基带信号进行频率偏差估计；根据频率偏差估计的结果消除载波频率偏差，对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计，包括光收信机按照光发信机产生UW序列的方式产生长度为M的UW序列， 利用自身产生的UW序列与消除载波频率偏差后的基带信号做相关计算，获取信道估计结
8.一种基于SC-FDE的信号处理方法，其特征在于，该方法包括光收信机接收到光发信机发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行相关计算获得信道估计值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述光收信机接收到光发信机发来的基带信号之前，该方法还包括光发信机产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述产生UW序列，包括使用二元序列
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述同步数据块为由A、B、C三段同步序列组成，A段同步序列长L个比特，B和C同步序列均长N个比特； 其中，A同步序列的L个比特数据为二元序列s' (η) (η = N/2-L，· · ·，Ν/2-1) ；B和C同步序列为Sync(Ii)，Sync (n) = s' (η) χ (η), χ (η)为长度为N的二元序列，选定χ (η) 二元序列的条件与产生UW序列时选定二元序列的条件相同；其中，所述s' (η)可以根据条件{，= t广、/2)………HO[s (n) = S (N-η)..............η = 1,2,...,N / 2-1
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，包括光收信机分别读取两个偏振态的基带信号中长度大于同步数据块中B和C同步序列的长度之和的数据；利用自身产生的长度为同步数据块中B或C同步序列的长度的与光发信机产生同步数据块时所用的二元序列相同的序列对读取的部分基带信号数据进行滑动计算；滑动计算的结果中的最大值所对应的解调后的基带信号数据即为时间同步的位置。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用UW序列进行相关计算获得信道估计值之前，该方法还包括光收信机对时间同步后的基带信号进行频率偏差估计；根据频率偏差估计的结果消除载波频率偏差，对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计，包括光收信机按照光发信机产生UW序列的方式产生长度为M的UW序列， 利用自身产生的UW序列与消除载波频率偏差后的基带信号做相关计算，获取信道估计结^ ο
15.一种基于SC-FDE的信号处理系统，其特征在于，该系统包括光发信机和光收信机；其中，光发信机，用于产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机；光收信机，用于接收到光发信机发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行信道估计。
16.一种光发信机，其特征在于，该光发信机包括发送信号处理模块和光调制模块； 其中，发送信号处理模块，用于产生UW序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧发送给光调制模块；光调制模块，用于接收发送信号处理模块发来的超级帧作为基带信号，将基带信号调制后发送给光收信机。
17.根据权利要求16所述的光发信机，其特征在于，所述发送信号处理模块，具体用于使用二元序列组成UW序列，根据以下条件选定二元序列Γ M......k=0M-I^u(n)u((n + k)modM) = U-M....…^ = M72 ；其中，u (η)为 UW 序列，M 为 UW 序列的长0......else度，k = 0，1，· · ·，M-I ；u (n) e {+1，-1}，η = 0，1，…，M-I ；所述u (η)序列的长度是4的倍数； u (η)中的第Μ/2-1个和第M-I个设置为_1 ； 所述UW序列的前半部分与后半部分呈互补关系 u(n) = -U(η+Μ/2)，η = 0，…，M/2-2。
18.根据权利要求16所述的光发信机，其特征在于，所述发送信号处理模块，具体用于由A、B、C三段同步序列组成，A段同步序列长L个比特，B和C同步序列均长N个比特；其中，A同步序列的L个比特数据为二元序列s' (η) (η=N/2-L，· · ·，Ν/2-1) ；B 和 C 同步序列为 Sync (η)，Sync (n) = s ‘ (η) χ (η)，χ (η)为长度为N的二元序列，选定χ (η) 二元序列的条件与产生UW序列时选定二元序列的条件相同；
19.一种光收信机，其特征在于，该光收信机包括接收信号处理模块和光解调模块； 其中，光解调模块，用于接收光发信机发来的调制信号，对调制信号解调得到基带信号，将解调后的基带信号发送给接收信号处理模块；接收信号处理模块，用于接收到光解调模块发来的基带信号后，利用同步数据块对接收到的超级帧做滑动计算进行时间同步，再利用UW序列进行信道估计。
20.根据权利要求19所述的光收信机，其特征在于，所述接收信号处理模块，具体用于分别读取两个偏振态的基带信号中长度大于同步数据块中B和C同步序列的长度之和的数据；利用自身产生的长度为同步数据块中B或C同步序列的长度的与光发信机产生同步数据块时所用的二元序列相同的序列对读取的部分基带信号数据进行滑动计算；滑动计算的结果中的最大值所对应的解调后的基带信号数据即为时间同步的位置。
21.根据权利要求20所述的光收信机，其特征在于，所述接收信号处理模块，具体用于对时间同步后的基带信号进行频率偏差估计；根据频率偏差估计的结果消除载波频率偏差，对消除载波频率偏差后的基带信号进行信道估计。
22.根据权利要求21所述的光收信机，其特征在于，所述接收信号处理模块，具体用于按照光发信机产生UW序列的方式产生长度为M的UW 序列，利用自身产生的UW序列与消除载波频率偏差后的基带信号做相关计算，获取信道估计结果。
全文摘要
本发明公开了一种基于单载波频域均衡(SC-FDE)的信号处理方法，包括光发信机产生独特字(UW)序列和同步数据块，用UW序列组成数据帧，用同步数据块和数据帧组成超级帧，将超级帧作为基带信号发送给光收信机。本发明还同时公开了一种基于SC-FDE的信号处理系统，采用本发明能简化光发信机硬件设备及降低光发信机的成本，并且提高时间同步的准确性，以及减少信道估计时占用的处理资源。
文档编号H04B10/04GK102447659SQ20121000460
公开日2012年5月9日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者易鸿, 高健 申请人:中兴通讯股份有限公司