引用本文:

邓昊,张子恒,郭婉桢,等. OQAM-DSM光通信系统中的信道估计与均衡方法研究[J]. 光通信技术,2025,49(5):45-50.

OQAM-DSM光通信系统中的信道估计与均衡方法研究

邓 昊,张子恒,郭婉桢,赵 建*

(华南理工大学 电子与信息学院,广州 510641)

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摘要:针对偏移正交幅度调制数字子载波复用(OQAM-DSM)系统中信道估计收敛速度慢的问题,提出了一种新型信道估计与均衡方法。该方法通过设计一种新型导频符号,能够在任意偏振态下准确估计色散值,并利用该估计值设置各子载波的时间延迟与蝶形滤波器的抽头系数。140 GBaud 16OQAM-DSM仿真与40 GBaud 16OQAM-DSM实验结果表明:所提方法能够将所需滤波器抽头个数减少至传统方法的1/3,收敛时间缩短至20 ns以内,同时提升了系统收敛后的整体性能。

关键词:偏移正交幅度调制数字子载波复用;色散估计;蝶形滤波器;均衡;导频辅助

中图分类号:TN91 文献标志码:文章编号:1002-5561(2025)05-0045-06

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2025.05.008

这篇文章是关于《OQAM-DSM光通信系统中的信道估计与均衡方法研究》的总结,主要探讨了针对OQAM-DSM(偏移正交幅度调制数字子载波复用)系统中信道估计收敛速度慢的问题,提出了一种新型信道估计与均衡方法。以下是文件的核心内容总结:

  1. 研究背景与动机

  • 背景:随着移动互联、5G网络和云计算等技术的快速发展,带宽需求急剧增长,推动了光纤传输系统波特率的提升。宽频谱信号对数字信号处理(DSP)的复杂性和性能提出更高要求,同时更容易受到器件带宽限制和传输损伤的影响。

  • OQAM-DSM技术优势:OQAM-DSM通过将子载波间隔压缩至与每个子载波的波特率相等,同时保持子载波间的正交性,显著减少了带宽占用,提高了频谱效率,并增强了对链路滤波效应的鲁棒性。

  • 问题提出:由于存在相邻子载波间的串扰,OQAM-DSM系统的信道均衡难度较大,传统方法难以适用于高波特率、长距离传输系统。

  1. 现有方法分析

  • 多种信道估计与均衡方法:文献中提出了多种方法,如设计特殊训练序列、干扰近似方法、多抽头均衡器等,但这些方法主要适用于色散引起的子载波间延迟差远小于符号周期的场景。

  • 局限性:传统方法在高波特率、长距离传输系统中性能受限,难以有效处理残余色散对信号的影响。

  1. 提出的新型信道估计与均衡方法

  • 导频符号设计:设计了一种新型导频符号,能够在任意偏振态下准确估计色散值。

  • 色散估计原理:通过计算相邻奇数据块和偶数据块的相关函数,估计出色散导致的时间延迟,进而获得累积色散值。

  • 信道均衡原理:利用估计的色散值预设蝶形滤波器的抽头系数,补偿子载波间的时间延迟和波形展宽,提高均衡性能。

  1. 仿真与实验验证

  • 仿真系统:在140 GBaud 16OQAM-DSM仿真系统中验证所提方法,系统结构包括发射端、传输链路和接收端。

  • 性能对比:与传统均衡方法相比,所提方法将所需滤波器抽头个数减少至传统方法的1/3,收敛时间缩短至20 ns以内,且系统收敛后的整体性能得到提升。

  • 实验验证:在40 GBaud 16OQAM-DSM系统中进行实验,结果进一步验证了所提方法的有效性,显著提高了滤波器的收敛速度,并在不同色散条件下性能均优于传统方法。

  1. 方法优势与应用前景

  • 优势:所提方法兼具高性能与低复杂度,设计的导频符号还可同时用于时钟恢复和相位估计等DSP功能,不会引入额外开销。

  • 应用前景:尽管研究基于OQAM-DSM系统开展,但该方法同样可应用于传统QAM-DSM系统,具有广泛的应用前景。

  1. 结论与展望

  • 结论:所提方法通过设计新型导频符号和利用色散估计值预设滤波器抽头系数,显著降低了系统复杂度并提升了收敛性能。

  • 展望:未来工作可进一步优化导频符号设计,提高色散估计精度,并探索该方法在其他多载波调制系统中的应用。