相干光通信实时信号处理

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　　（2）频差估计与纠正

　　在相干光通信中，发送端激光源与接收端激光源会存在频差从而导致接收信号再频域上出现偏移而影响OFDM 子载波间的正交性。因此，在接收端DSPU 必须对频差进行估计与补偿。一种广泛使用的频差估计方式使用了帧同步中的帧头进行估计，然而该方法仅能纠正1 个OFDM子载波频率大小范围内的频差，相对于激光器的频差远远不够。在文献[15] 中介绍了一种适用于相干光OFDM 通信能够估计更大范围频差的方法。由于估计出的频差必须由复数形式转换为角度形式以便构建下变频所需的正余弦信号，在实时OFDM 的DSPU 设计中往往使用CORDIC 算法来完成该步骤以节约硬件资源。频差估计之后必须进行对信号下变频运算以纠正频差。在并行系统中需要构建与并行通道数量相等的正余弦信号与下变频复数乘法器以实现对信号的处理，该步骤不仅需要数目庞大的硬件资源，且正余弦信号的位宽与下变频后结果的位宽对系统的性能影响极大。因此，很多实时OFDM 实验均采用了发送接收同光源的结构来避免频差模块，只有少量的实时OFDM 实验加入了频差估计的模块。在文献[16]中一种自相关光OFDM 的结构被提出并实现了240 Gb/s 的多通道实时OFDM 传输实验。

　　（3）FFT 模块

　　在实时OFDM 实验中，有两种方式实现FFT 模块，一种是全并行输入输出的FFT 模块，另一种是串行入串行出的FFT 模块。第一种方法虽然需要大量的乘法器资源然而其与并行结构的契合度较好且不需要更多的控制单元。第二种方法只需要少量的乘法器，然而其需要一个储存器来进行串并转换，所需储存器的大小随着并行通道数量的平方线性增加。因此，在FFT 模块结构的选择上必须结合并行通道数量多少以选择更适合的结构。除此之外，FFT 内旋转因子与输出结果的位宽也必须仔细考量以满足系统性能要求。

　　（4）信道估计模块

　　在CO-OFDM 系统中，信道估计往往是基于训练序列在频域上对信道响应进行计算。在双偏振CO-OFDM 系统中，需要使用2×2 个训练序列同时完成解偏振与信道估计的工作。由于OFDM 信号是基于FFT 长度的周期性信号，其信道均衡可以很简单的在频域上用ZF 算法来实现，并且只需要一个复数乘法器，这种结构使得CO-OFDM 系统的信道估计模块能够很好的适应高速系统中的多通道并行结构。必须指出的是：与单载波系统所采用的基于CMA的多拍自适应滤波器结构相比，CO-OFDM 在高速并行通道信道估计模块上的结构要简单的多。

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