文档介绍：分类号单位代码 10447

密级无研究生学号 1010110402

硕士学位论文

论文题目基于导频的相干光 OFDM 系统信道
估计研究

研究生姓名张帅
专业名称通信与信息系统
指导教师姓名白成林教授
学院物理科学与信息工程学院
论文提交日期 2013 年 4 月
原创性声明

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摘要
光正交频分复用系统(OOFDM)融合了光纤通信和 OFDM 技术的双重优点,是
目前高速光传输领域的研究热点之一。按接收端检测方式的不同可以将 OOFDM 分
为直接检测光 OFDM 系统和相干检测光 OFDM 系统,其中,相干光 OFDM 系统,
能更有效地抑制色度色散、偏振模色散, 并且可以采用更高阶调制方案,能使用的均
衡方法也比较多,是目前光通信领域一个主要的研究热点。当单信道速率达到 40Gbit/s
或 100Gbit/s 甚至更高时,高速相干光 OFDM 传输系统的信道影响是一个主要的限制
因素,系统对色散和噪声等因素变的非常敏感,这就需要使用有效的信道估计方法,
实时准确地跟踪信道的变化。信道估计的目的就是估计出信道的时域或频域响应,对
接收到的数据进行校正与恢复。准确的信道估计是提高接收机接收质量的关键,也是
提高相干光 OFDM 通信系统数据传输性能的主要手段。
信道估计技术应用于相干光 OFDM 通信系统中,可以有效地解决高速率、长距
离光传输系统中的信道对信号的影响,从而提高光通信系统的可靠性。相干光正交频
分复用系统所能采用的信道估计一般可以分为基于导频的信道估计、基于判决的信道
估计以及盲或半盲信道估计。其中,基于导频的信道估计所利用的数学原理比较成熟,
性能良好,且算法比较简单,易于工程实现。因此,本论文对常见的最小二乘(LS)、
最小均方误差(MMSE)、线性最小均方误差(LMMSE)等基于导频的信道估计算
法进行了深入研究,针对 LS 算法抗噪能力差,现有的对其降噪的基于时域平均和频
域平均的算法都存在一定的缺陷,以及 MMSE 算法复杂度太高等问题,我们对这些
算法进行了改进。
本论文主要围绕基于导频的相干光 OFDM 系统信道估计进行了研究,主要包括
相干光 OFDM 系统理论模型及其关键技术、光纤信道特性、基于导频的信道估计算
法及其改进、系统仿真平台的搭建及仿真实验。具体工作如下:
(1)在研究 OFDM 技术基本原理及其关键技术等方面的基础上,从基本理论的
公式推导入手,深入研究了光 OFDM 系统,尤其是相干光 OFDM 系统各组成部分的
原理,并结合目前国内外研究现状,详细分析了相干光 OFDM 系统的优势、不足及
潜在应用领域。
(2)针对光纤信道的特点,对基于导频的信道估计算法进行了深入研究,并对
传统的 LS 信道估计算法进行了改进,提出了适用于相干光 OFDM 系统的基于改进的
LS 算法的 DFT 信道估计算法,该算法可以使传统 LS 算法所没有考虑的噪声的影响
有效地去除,信道估计的准确性大大提高,而其复杂度并没有变的很复杂。然而,尽
管该算法可以很好的去除循环前缀以外的噪声,而在循环前缀之内的噪声仍然存在,
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因此,为了进一步提高系统的性能,我们在此基础上对其进行了进一步的改进和优化。
(3)首次将无线通信中去噪效果最好的 MMSE 信道估计技术应用于相干光
OFDM 通信系统中,针对其复杂度较高的问题,我们在此基础上提出了一种改进的
基于 MMSE 的低复杂度算法,其复杂度比传统的 MMSE 算法低两个数量级,而其性
能几乎与 MMSE 算法