基于训练序列的CO-OFDM系统同步技术研究

发布时间：2017-09-25 12:30

  本文关键词：基于训练序列的CO-OFDM系统同步技术研究

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【摘要】：“互联网+”时代的今天,人们对信息传输速度以及带宽提出了更高要求。超高速、超大容量传输成为通信网络的主要目标。人们认识到只有光纤通信系统能承载如此超高速、超大容量的信息。新技术的不断涌现推动着光通信向超高速、超大容量、高频谱效率的目标不断前进。CO-OFDM系统因其具有大容量、高灵敏度、高频谱利用率和对色散及偏振模色散良好的鲁棒性引起广泛关注,成为未来光通信最具潜力的技术之一。任何数字通信系统都需要同步技术来做支撑,CO-OFDM系统同步技术中定时同步和频率同步最为关键。CO-OFDM系统是相干检测技术与OFDM技术的结合,在结合两种技术优势的同时也无法避免它们的缺点。相干检测技术要求本地激光器与发送端激光器具有相同的频率,但器件的不稳定性会造成接收到的信号引入频偏。各个子载波之间保持良好的正交性是OFDM技术的核心,频率的偏移对子载波间的正交性有破坏作用,会导致严重载波间干扰,因此,CO-OFDM系统对频率偏移十分敏感。在系统接收端为准确恢复出原始信号,确定信号的起始位置和准确估计出频率偏移的大小并补偿是不可或缺的过程。同步算法主要分为数据辅助和非数据辅助两大类。基于数据辅助的同步算法具有捕获速度快,算法精度高的优势,能达到CO-OFDM系统对同步算法的高要求。本文对基于训练序列的CO-OFDM系统同步技术进行深入研究,主要工作如下:首先,通过分析相干光通信技术和OFDM技术充分掌握CO-OFDM系统原理。同步技术作为实现CO-OFDM系统的关键技术之一,是系统接收端准确恢复信号的前提。精准的定时同步及频率同步对CO-OFDM系统具有重要的作用,深入了解同步偏差对系统的影响,并分析基于PN序列的经典同步算法。传统同步算法采用PN序列来构建同步信号,针对PN序列相关性不强且不具有恒包络的特性,本文采用恒包络零相关序列构成同步信号,其良好的自相关和互相关特性能提高同步算法的性能,并且CAZAC序列具有理想的PAPR值,增强算法的实用性。本文提出基于ES-CAZAC序列的定时同步算法,在不增加算法复杂度的情况下,得到的定时度量函数在正确定时点具有尖锐的峰值,定时估计精准。进一步分析可知ES-CAZAC定时同步算法对频率偏移比较敏感,仅在系统频偏较小的情况具有优良性能,为了增强ES-CAZAC定时同步算法的抗频偏性,对其定时度量函数进行修正,提出了ES-CAZAC抗频偏定时同步算法。修正算法能消除频偏对定时同步的干扰,定时度量函数在正确定时点仍具有尖锐的峰值。在获得准确定时的基础上,提出利用ES-CAZAC序列完成小数频偏估计与整数频偏估计。ES-CAZAC频率同步算法只采用一个训练序列,频偏估计的范围能达到整个OFDM符号,且频偏估计的MSE至少提高1.6d B,适合于高速率的CO-OFDM系统对频率同步的高要求。
【关键词】：相干光正交频分复用系统(CO-OFDM) 恒包络零相关序列(CAZAC) 定时同步 频率同步
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 论文研究的背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 CO-OFDM技术发展现状12
• 1.2.2 基于训练序列的同步算法研究现状12-13
• 1.3 本文的主要内容与章节安排13-16
• 第2章 CO-OFDM系统原理及其关键技术16-26
• 2.1 相干光通信16-18
• 2.2 OFDM技术18-21
• 2.2.1 OFDM系统原理18-20
• 2.2.2 OFDM系统实现20-21
• 2.3 CO-OFDM系统及其关键技术21-24
• 2.3.1 CO-OFDM系统的实现21-22
• 2.3.2 CO-OFDM系统中信号处理过程22-23
• 2.3.3 CO-OFDM系统实现的关键技术23-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第3章 同步偏差的影响与同步算法26-36
• 3.1 同步偏差对系统的影响26-28
• 3.1.1 定时同步偏差对系统的影响26-27
• 3.1.2 频率同步偏差对系统的影响27-28
• 3.1.3 采样同步偏差对系统的影响28
• 3.2 同步算法分类28-29
• 3.3 基于PN序列的定时同步算法29-34
• 3.3.1 Schmidl定时同步算法29-30
• 3.3.2 Minn定时同步算法30-32
• 3.3.3 PARK定时同步算法32-33
• 3.3.4 定时同步算法改进思路33-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第4章 基于ES-CAZAC序列的CO-OFDM系统定时同步36-46
• 4.1 CAZAC序列36-38
• 4.1.1 CAZAC序列优良特性36
• 4.1.2 CAZAC序列数学分析36-38
• 4.2 基于ES-CAZAC序列定时同步算法原理38-40
• 4.3 算法仿真分析40-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第5章 基于ES-CAZAC序列的CO-OFDM系统频率同步46-58
• 5.1 频率同步算法46-48
• 5.1.1 Schmidl频率同步算法46-47
• 5.1.2 Yun Hee Kim频率同步算法47-48
• 5.2 基于ES-CAZAC序列抗频偏定时同步算法48-52
• 5.3 基于ES-CAZAC序列的频率同步算法52-56
• 5.3.1 基于ES-CAZAC序列的小数频偏估计52-53
• 5.3.2 基于ES-CAZAC序列的整数频偏估计53-56
• 5.4 本章小结56-58
• 第6章 总结与展望58-60
• 6.1 总结58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-65
• 作者简介及科研成果65-66
• 致谢66

【参考文献】

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本文编号：917411