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结合了相干检测光通信系统的特点和OFDM技术优势的相干光正交频分复用(Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CO-OFDM)通信系统是进一步提高系统的传输速率以及抗多径干扰能力的优秀系统。然而在相干光正交频分复用技术理论越来越受到人们的关注的今天,作为OFDM系统的关键技术之一的同步技术,却被大多数研究者所忽略。更有甚者直接引用无线信道中的一些常用同步方法而没有考虑这些算法在高速传输时对接收机数据处理能力的要求。传统的同步算法,无论是基于导频还是基于盲或半盲估计,都要求较大的计算复杂度,对于速率较高的光纤通信而言,在接收端进行复杂的运算显然要占用大量的资源。对于光纤通信来说,这显然是不太合适的。因此寻找一种即能保证准确性又能满足光纤通信环境下系统特性的同步方案对CO-OFDM系统来说,就显得尤为重要。
本课题是基于上述研究背景开展研究的,主要研究工作如下:
(1)分析研究了CO-OFDM系统的理论基础及特性,并利用matlab软件搭建了CO-OFDM系统仿真平台,随后针对同步误差对于系统性能的影响问题进行了深入的理论分析并进行了仿真验证。
(2)分析与仿真实现了现有CO-OFDM系统中符号定时同步技术,主要包括现有三种符号定时同步的算法(T.Schmidl and D.Cox、H.Minn和Li-xun Huang andLi-jun sun算法)的研究实现与性能比较。对上述三种算法在定时度量、偏移量、丢帧率、复杂度4个性能方面分析比较,最后得出:对于CO-OFDM系统而言,T.Schmidl and D.Cox符号定时算法性能综合较优;因此可优先选择T.Schmidl andD.Cox算法作为其符号定时同步算法。
(3)结合CO-OFDM系统与现有同步定时算法特性,提出了一种基于块状导频的针对CO-OFDM系统中符号定时误差问题的有效的误差估计补偿方案。对提出改进新算法,就星座图、误码率、复杂度三个方面进行了较为深入仿真实验分析。仿真结果表明:在同一导频开销的条件下,对比于梳状与块状导频补偿方式,所提改进方案对应的补偿后星座图发散效果最轻,星座点区域最清晰,边界重叠区域最小,并其所对应的误码率曲线最为贴近理想性能曲线,在相同误码率(BitError Ratio,BER)下,与理想曲线的信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)相差最大不超过0.2dB。且算法复杂度上,改进方案较原块状导频方案,仅增加了N(sc)次乘法操作及N(sc)加法操作次数,增幅不大。
这表明该改进新算法虽复杂度有所增加,但其能有效地提升算法补偿性能,实现较为理想的符号定时同步错误的估计补偿,因此适合用于纠正CO-OFDM系统中由符号定时同步误差引入的相位误差。