基于无迹卡尔曼滤波的CO-OFDM系统相位噪声补偿算法

基于高阶正交幅度调制(QAM)和大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,提出了一种在时域进行无迹卡尔曼滤波(UKF)的相位噪声补偿算法。该算法在接收端基于训练符号频域卡尔曼滤波实现信道均衡,用较小的频域导频数据开销进行频域扩展卡尔曼滤波,先补偿公共相位误差(CPE)噪声,然后将CPE噪声补偿之后的数据在时域进行载波间干扰(ICI)相位噪声粗补偿。对相位噪声粗补偿后的频域数据进行预判决,结合接收端原始时域数据,在时域对判决后的数据进行UKF以实现ICI相位噪声的精细补偿。对精细补偿之后的频域数据再进行相位噪声粗补偿并进行迭代运算,极大地提高了相位噪声的补偿效果。对50Gbit·s-1的CO-OFDM系统进行了传输距离为100km的仿真,与其他算法相比,所提算法的频谱利用率极高,且具有较好的补偿效果。对激光器线宽为700kHz且调制方式为32QAM的传输信号进行二次迭代后,所提相位噪声补偿算法的误码率性能仍可达到前向纠错上限。所提算法促进了大线宽CO-OFDM系统在长距离接入网和城域网中的应用。     

CO-OFDM系统中融合迫零与自消除算法的新颖相位噪声补偿算法

针对激光器的相位噪声会严重影响相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统的性能问题,提出了一种将迫零算法与自消除算法相结合的新颖相位噪声补偿算法。该算法利用导频信息,通过迫零算法将每个OFDM符号的相位噪声补偿到较小的范围内,再通过自消除算法进一步补偿相位噪声。仿真结果表明,与迫零算法相比,该补偿算法不但能有效补偿相位噪声,也能补偿部分加性高斯白噪声,改善系统的误码性能,降低系统对激光器线宽的要求。     

CO-OFDM系统中相位噪声和频偏的联合补偿

激光器频偏和相位噪声是限制CO-OFDM(相干光正交频分复用)系统性能的重要因素。文章提出了CO-OFDM系统中基于差分预编码和MCDD(多载波差分检测)算法的激光器相位噪声和频偏联合补偿方案。对CO-OFDM系统中的频偏和激光器相位噪声作用机理和基于MCDD的补偿方案机制进行了理论推导,并在不同的光信噪比、激光器频偏和线宽条件下进行了系统仿真。仿真结果表明,基于差分预编码和MCDD的联合补偿方法对CO-OFDM系统中的激光器频偏和相位噪声有较好的补偿效果和较大的补偿范围,在不引入系统开销的同时,可有效改善CO-OFDM系统性能。     

CO-OFDM系统中基于卡尔曼滤波对相位噪声补偿算法的研究

基于卡尔曼滤波提出了两种相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统的相位噪声补偿算法,这两种算法在发射端的时域均插入导频,并在接收端对导频进行卡尔曼滤波,最后利用插值算法补全全部子载波的相位噪声.仿真结果表明,基于最小均方误差(MMSE)准则的判决反馈算法在相位噪声比率为10-1时,系统误码率约为10-4,并且出现了错误平层,而基于卡尔曼滤波所提出的两种相位噪声算法在大相位噪声的情况下仍然具有较好性能且能有效地降低错误平层,因而所提出的相位噪声补偿算法能改善CO-OFDM系统的性能.     

CO-OFDM系统中一种基于卡尔曼滤波的三阶相位噪声补偿算法

在相干光正交频分复用系统(CO-OFDM)中,相位噪 声的方差随着激光器线宽的增加而增加,从而在频域引入 更大载波间干扰,对系统的性能造成极大的影响,同时调制方案阶数的增加会使系统对相位 噪声更加敏感。针对激 光器线宽较大和采用高阶调制的系统,提出了一种基于卡尔曼滤波的三阶相位噪声补偿算法 。算法的3个阶段为 时域相位噪声粗补偿、频域残余CPE消除和时域相位噪声精补偿,并给出了算法3个阶段的数 学模型。所提出算法 与现有的其它几种算法进行了仿真对比分析表明,在激光器线宽较大时,所提出算法具有更 低的误码率(BER),能较大幅度的提高CO-OFDM系统对激光 器线宽的容忍度。     

CO-OFDM系统中一种基于空载波间隔的新相位噪声补偿算法

针对激光器的相位噪声会严重影响相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统的性能问题,基于空载波间隔提出了一种适用于CO-OFDM系统的新相位噪声补偿算法,通过空载波来间隔信息子载波,从而有效降低载波间干扰并提高有效信息干扰比.仿真结果表明:与最小平方准则-公共相位误差(LS-CPE)算法相比,该补偿算法能有效地改善系统的误码性能,降低系统对激光器线宽的要求.     

基于自适应步长ICA的CO-OFDM系统的偏振效应均衡研究

提出一种基于自适应步长独立成分分析(ICA)法的 信道均衡算法,用于相干光正交频分复用 (CO-OFDM)系统偏振效应的补偿。基于50Gbit/s 16QAM CO-OFDM系统,偏振效应严重影响其系统传输性 能。接收端在完成系统公共相位误差(CPE)补偿后,用本文所提 算法对系统偏振效应进行 盲均衡,根据每次迭代中信道频响分离矩阵的变化量自适应调整迭代步长,然后进行 盲相互干扰(ICI)相位噪声 补偿。仿真结果表明,本文算法的系统性能补偿效果接近于差分群延迟(DGD) 为零时 的系统性能,从而证明本文算法可以有效补偿偏振效应对高速光CO-OFDM系统 性能的 劣化。与固定步长ICA算法相比,本文算法能够极大地提高了迭代算法的收敛速度,极大 地降低了算法复杂度。     

CO-OFDM系统中一种新颖相位噪声抑制算法

针对相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中相位噪声造成的严重影响,提出了一种采用线性插值和卡尔曼滤波相结合的相位噪声抑制算法.该算法在第一阶中对接收端的时域信号进行线性组合,之后利用线性插值算法对相位噪声进行初步抑制,在第二阶中采用卡尔曼滤波技术来抑制残余的相位噪声.分析和仿真表明:提出的二阶算法能够有效地抑制相位噪声对OFDM符号的影响,在相位噪声线宽较大时明显地降低错误平层,利用所提出的二阶算法可使误码率达到10-7以下,有效地提高了系统的性能.     

CO-OFDM传输系统相位噪声估计

从理论上分析了激光器相位偏移对相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统传输性能影响,并指出相位噪声是相干光OFDM主要噪声源。在传统无线OFDM信道估计基础上,提出了一种基于导频子载波的相位噪声估计和补偿方法,在OptiSystem中建立CO-OFDM系统仿真模型,通过仿真证明了该方法可以有效地改善CO-OFDM系统传输性能。     

基于相位噪声分析补偿的CO-OFDM系统信道估计研究

针对相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中 光纤的色散、信道噪声以及激光器 相位噪声对系统可靠性的降低,提出了相位噪声分析补偿(APNC,analysis of phase noise compensation)的信道估计算法。APNC算法以最小二乘(LS)算法为基础,先通过信道冲激响 应加窗(IRW)算法,将信道冲激响应长度以外的噪声滤除,保证了信道冲激响应长度在 OFDM保护间隔之内;再通过CO-OFDM系统相位噪声模型的分析,对信道冲激响应长度 以内的相位噪声进行补偿,进一步提高信道估计的准确性。仿真结果表明,在256个子载波 的CO-OFDM系统中,APNC算法的复乘次数在IRW算法的基础上仅提高0.125倍,在误 码率(BER)为10－4时,APNC 算法对系统光信噪比(OSNR)的要求比IRW算法低了将近0.5dB。     

A novel phase noise compensation algorithm combining the DF algorithm with LCSC algorithm in CO-OFDM systems

A novel phase noise (PN) compensation algorithm based on the decision feedback (DF) algorithm and the linear combination self cancellation (LCSC) algorithm is proposed to improve the system performance degradation caused by laser linewidth in coherent optical orthogonal frequency division multiplexing (CO-OFDM) systems. In this proposed LCSC-DF algorithm, the LCSC algorithm is used to precode the subcarrier information at the transmitter and decode the demodulation information and inter-carrier interference (ICI) related information at the receiver. And then the pilot information is used to obtain the final compensation signal by the improved DF algorithm. The simulation results show that the PN compensation performance of the proposed LCSC-DF algorithm is better than that of the DF algorithm. Furthermore, with the increase of the signal to noise ratio (SNR), its bit error rate (BER) performance approaches to that of the SC-DF algorithm at the larger PN linewidth. The subcarriers utilization ratio of the proposed algorithm is higher than that of the SC-DF algorithm. As a result, the proposed algorithm can effectively improve the performance of the system.     

基于CPFDE的目标跟踪算法研究

在目标跟踪中,为了克服粒子滤波的粒子退化和贫化问题,提高滤波精度,文中将差分演化算法与容积粒子滤波相结合,形成了差分演化容积粒子滤波算法。在粒子进行先验更新时, 使用容积卡尔曼滤波算法融入当前时刻的量测信息并用其来产生重要性密度函数,并且在重采样阶段,用差分演化算法对根据重要性密度函数抽取的采样粒子做优化操作,从而克服粒子滤波存在的粒子退化及贫化问题,提高滤波性能。实验结果表明,和粒子滤波、无迹粒子滤波、容积粒子滤波相比,该算法有着更高的滤波精度和更好的稳定性,并且能够提高雷达机动目标跟踪的精确性。     

容积卡尔曼一致滤波

针对卡尔曼一致滤波的应用受限于被估计系统需 满足线性条件的问题,通过容积卡尔曼滤波(CKF)和一致性策 略的动态结合,提出一种容积卡尔曼一致滤波(CKCF)算法。算法采用分布式融合机制, 传感器节点采集可通信相邻 节点的信息,并作为自身节点的量测信息应用于CKF,获取局部状态估计 值。在此基础上,利用一 致性策略实现对整个量测系统中传感器节点局部估计值的优化,进而通过增强传感器节点估 计值一致性实现目标 状态估计精度的提升。相对于标准卡尔曼一致滤波,本文算法将一致性策略推广到非线性系 统估计领域。理论分析 与仿真实验验证了算法的可行性与有效性。     

卡尔曼滤波器在PID控制中的仿真研究

通过研究卡尔曼滤波器的信号模型,采用KALMAN滤波器同常规PID控制相结合的方法对系统进行仿真研究,利用卡尔曼滤波器来克服系统中的测量噪声和控制噪声对控制性能的影响。结果表明:同没有加卡尔曼滤波器的常规PID控制相比,卡尔曼滤波器很好地抑制了白噪声的污染,控制效果明显改善。     

多站无源跟踪边缘化卡尔曼滤波算法

多站无源跟踪量测方程非线性强,对跟踪算法的稳定性及精度提出了更高的要求。为实现稳定高精度跟踪,提出了新的基于边缘化卡尔曼滤波（MKF）的多机无源跟踪算法。该算法将非线性的量测方程表示为p阶Hermite多项式的加权和,将加权矩阵的先验分布建模为高斯过程,求得其后验分布后对其进行积分来消除加权矩阵的影响,最终可得对状态及其协方差矩阵估计的闭式解。以只测角跟踪为例对所提算法性能进行验证,仿真结果表明,相对于扩展卡尔曼滤波（EKF）算法、不敏卡尔曼滤波（UKF）算法及容积卡尔曼滤波（CKF）算法,所提算法具有更好的跟踪性能。      

卡尔曼滤波在iBeacon室内定位系统中的应用

为了抑制iBeacon信号在传播过程中由于人员扰动、多径效应等引起的噪声,以及移动定位过程中定位结果的不稳定,在iBeacon室内定位系统中引入了卡尔曼滤波算法分别对采集到的iBeacon信号与移动定位结果进行处理.首先通过卡尔曼滤波对采集的信号进行处理,降低了信号噪声,提高了信号的质量,其次应用卡尔曼滤波对移动定位结果进行二次处理,提高了移动定位结果的稳定性与精度.实验结果表明,在办公室环境下采用卡尔曼滤波进行处理后可将1 m以内的定位精度提高到80%以上.