CO-OFDM系统中IQ不平衡估计算法的研究

作     者：陈宇 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马秀荣

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：CO-OFDM系统 IQ不平衡 训练序列 估计算法 

摘      要：高传输速率、长距离、大容量的信息传输系统一直以来都是备受光纤通信方向研究者的关注和重视。相干光正交频分复用(CO-OFDM)技术因其结合了相干检测技术和正交频分复用技术的双重优点,所以能够进行高速率、长距离和大容量的信息传输。但是在实际的传输系统中,调制器的制作工艺问题可能会导致同向/正交向(IQ)当中的幅度和相位不平衡,收发两端的激光器自身的线宽也会导致相位噪声(PN)的产生。以上这些问题都会使系统性能恶化。为了解决上述问题,本文针对CO-OFDM系统研究设计了训练序列结构用来估计IQ不平衡。(1)针对CO-OFDM系统发送端IQ不平衡,提出了一种新的训练序列结构,可以估计IQ不平衡和信道信息。该结构包含三个结构相同的训练符号,每个训练符号分成两个子集:零值子集和它的镜像位置子集。由仿真结果可知,在信道传输速率为120 Gb/s、激光器线宽是0 k Hz、误码率为1×10条件下,提出算法相较于对比算法对IQ幅度不平衡的容忍度提高了约3 dB,对IQ相位不平衡的容忍度提高了约15°。在激光器线宽0 kHz,速率为120 Gb/s传输、15°相位不平衡和3 dB幅度不平衡的条件下,提出算法传输距离比对比算法多140 km左右。因此,在线宽和误码率相同的条件下,提出算法能够传输更远的距离。(2)针对CO-OFDM系统发送端IQ不平衡和激光器线宽引入的相位噪声,提出了一种新的训练序列结构,所提的训练序列结构由四个符号组成,前两个训练符号有两个子集:非零值子集和置零的镜像位置子集,非零值子集用来估计信道信息,镜像位置子集用来估计IQ不平衡因子,后两个符号也用来估计发射端IQ不平衡因子。利用该方法可以实现对IQ不平衡和信道信息的估计,并且在数据速率比传统方法提高10 Gb/s的情况下同时提升了系统性能。仿真结果表明,在数据传输速率为60 Gb/s的情况下,该方法相较于对比算法在激光器线宽是120kHz,误码率为1×10条件下对IQ幅度不平衡的容忍度提高了约3.1 dB;对IQ相位不平衡的容忍度提高了约25°;当幅度不平衡为3 dB,相位不平衡为15°时,传输距离提升约120 km。(3)搭建CO-OFDM系统实验平台。使用该系统传输了现有训练序列结构的信号,通过对比验证了其估计与补偿效果。