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.     

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。     

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。     

基于ROPC的CO-OFDM系统相位噪声补偿方法研究

为减少相位噪声分析补偿(APNC, analysis of phase noise compensation)方法开销过 大、降低系统传输有效性的问题,本文在APNC方法的基础上提出了一种低开销相位噪声补偿 (ROPC,reducing overhead analysis of phase noise compensation)方法。该方法仍以最 小二乘(LS,least square) 算法为基础,先通过信道冲激响应加窗(IRW,impulse response processed with window) 法将信道冲激响应 长度以外的噪声滤除,提升了信道估计的质量;之后采用类导频法进行相位噪声的估计和补 偿,减少了相 位噪声补偿中所需使用的导频数,降低了系统的开销,且算法的复杂度提升不大。仿真结果 表明,在ROPC 方法和APNC方法的误码率(BER)均约为10－3时, ROPC方法所需的导频数量约为APNC方法的1/2,减少了系 统所需开销;在线宽为0.7MHz且两种算法均采用4个导频时,ROPC方 法的BER约为APNC方法的3/5,提高了系统的可靠性。     

CO-OFDM系统中基于维纳滤波的相位噪声ICI抑制算法

针对相干光正交频分复用(CO-OFDM)通信系统中相位噪声引起的载波间干扰(ICI)问题,提出一种基于维纳滤波的相位噪声ICI抑制算法。算法不需要改变OFDM符号原有的结构,只需要利用相位噪声预先得到的统计数据,通过相关计算,得到ICI的修正项。由于没有在OFDM符号中添加额外的辅助数据,所以与ICI自消除算法相比,所提出的ICI抑制算法具有较高的频谱利用率。仿真结果表明,在相位噪声比率为10-4级别时,基于迭代检测的ICI消除算法的误码率(BER)趋于10-4,出现错误平层;而本文所提出的ICI抑制算法能够有效地降低错误平层,改善BER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。     

CO-OFDM系统中基于Pilot位置的XPM补偿及优化

研究了相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中基于射频导频(RF-Pilot)的交叉相位调制(XPM)补偿的关键技术,提出了基于Pilot位置的补偿优化方案,通过理论分析得到了最优Pilot位置的选取原则和Q因子分布规律,仿真结果证明了理论分析的正确性.针对7信道CO-OFDM系统,最优和最差Pilot位置处的系统性能相差1.6dB,在实际设计中应根据具体信道配置和该信道上XPM损伤的分布情况来选取最优的Pilot位置,以提升补偿效果和系统性能.     

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.     

Phase Noise Spectral Limits in OFDM Systems

OFDM is recognized to be one of the best transmission techniques for wideband wireless communication systems. However, it exhibits two main drawbacks: its large amplitude fluctuation and its sensitivity to phase noise. Here we consider the phase noise impairments, taking care of the phase noise spectrum, which diverges form the classical Wiener model as the carrier frequency increases. Moreover, we show that the phase noise distortion can be decomposed in two terms, one dependent on the symbol under detection and the other dependent on the symbols of adjacent subcarriers, so that the performance degradation depends on both the constellation used in each subcarrier and the phase noise spectrum. As a consequence of this new results, the penalty due to phase noise expressed in terms of the average signal/noise plus interference ratio is not applicable in the case of modulations with non-constant amplitude constellations, such as 16- or 64-QAM. The method proposed here achieves a good accuracy, while keeping a low computational complexity, and it is confirmed by simulations. Roberto Corvaja was born in Padova (Italy) in 1967. He graduated at the Universisty of Padova in Electronic Enginering on 1990 and got his Ph.D. at the Univeristy of Padova in 1994. Since 1994 he is with the Dipartimento di Elettronica e Informatica of the University of Padova as a researcher and assistant professor on digital communications. Between 1994 and 1995 he spent 8 months at Hewlett-Packard Laboratories, Bristol (UK), working on equalization for a DECT receiver. His research activity in the past has regarded optical fibre communications systems and now is devoted to wireless communication systems. Silvano Pupolin was born in Venice, Italy, on February 17, 1947. He received the Laurea degree in Electronic Engineering from the University of Padova, Padova, Italy, in 1970. Since then he joined the Dipartimento di Elettronica e Informatica of the Universita' di Padova, where he currently is a Full Professor of Electrical Communications. He spent the summer 1985 at AT&T Bell Laboratories on leave from Padova, doing research on digital radio systems. He has been actively engaged in researches on digital communication systems since 1970. The topics covered has been: performance of baseband digital comunication systems, line encoding for spectral shaping, timing extraction, direct detection fiber optic system, spread spectrum communication systems, digital radio communications, with emphasis to the adaptive linearization of the High-Power-Amplifier. Actually, he is actively engaged in researches on digital radio, spread s pectrum systems, packet radio networks, personal communication systems and Cellular access to broadband systems for interactive communications. He is also National Project leader for a research on Personal Communication Systems. Dr. Pupolin is a Senior Member of IEEE and Member of AEI.     

中间链路光学相位共轭补偿相干光正交频分复用系统的光纤非线性损伤

由于相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统具有很高的峰均功率比(PAPR)以及非常近的子载波间隔,使得光纤非线性损伤成为系统的决定因素。提出中间位置光学相位共轭(OPC)补偿算法补偿CO-OFDM的Kerr损伤,由于OPC两端链路对称,可以最大限度地保证满足补偿条件,具有很好的非线性补偿效果。而且无链路色散补偿和有链路色散补偿系统均适用。该算法能使单信道40 Gb/s CO-OFDM的最大Q因子提高3 dB,非线性阈值提高4 dB;波分复用(WDM)系统的最大Q因子能提高1.1 dB,非线性阈值提高1 dB。     

色散补偿方式对相位调制系统中相位噪声的影响

分别推导了相位调制系统中采用色散预补偿方式和后补偿方式下非线性相位噪声的计算公式,基于此对这两种色散补偿方式下的相位噪声、功率容限以及最优信号峰值功率进行了详细的分析和讨论,结果表明:采用色散预补偿方式较后补偿方式能更有效地抑制非线性相位噪声,其对非线性相位噪声的抑制能力随着信号能量、放大自发辐射(ASE)的功率谱密度以及传输距离的增加而提高;同时,色散预补偿系统具有更高的功率容限;色散的作用使系统的最优信号峰值功率增大,最佳相移大于1rad;色散预补偿系统的最优信号峰值功率大于色散后补偿系统。     

改进的基于图像评价准则的相位补偿方法

空间目标大都尺寸较小,雷达的回波数据信噪比较低,在目标单元之外往往存在严重的噪声影响,使ISAR成像出现严重的散焦,有时甚至是无法成像,常规的补偿方法不再适用。在分析低信噪比影响的基础上,综合利用不同方法进行相位的估计,提出一种改进的基于图像评价准则的补偿方法对相位进行精确估计,有效地提高成像的聚焦质量。考虑噪声的迭代运算误差,利用信号的相关性,结合相干积累方法,区分噪声与目标单元,大大提高了运算的速度与图像聚焦的质量。实验结果证明了方法的有效性。     

具有不同色散分布链路的高速CO-OFDM系统中非线性损伤的研究

由于相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统很高的峰均功率比(PAPR)以及非常近的子载波间隔,使得链路色散导致的子载波走离对光纤非线性损伤的影响更加明显。研究了不同色散分布、不同残余色散情况下,无色散补偿光纤(DCF)和有色散补偿光纤的光纤链路时CO-OFDM系统的非线性损伤以及系统性能。针对单信道40 Gb/s CO-OFDM系统,无DCF链路比完全补偿DCF链路,Q因子高5.1 dB;对于DCF链路,当残余色散从0变为到1200ps/nm时,最大Q因子提高了4dB,非线性阈值提高了4 dBm,1200ps/nm时性能几乎和无色散补偿系统相同。     

相干光OFDM系统中一种新颖时域容积卡尔曼相位噪声补偿算法

针对激光器产生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,提出了一种新颖容积卡尔曼滤波(CKF)相位噪声补偿算法。该算法利用导频信息,先通过扩展卡尔曼滤波(EKF)和线性插值算法补偿公共相位误差(CPE)噪声,然后对相位噪声粗补偿后的信号进行预判决,在时域对预判决后的信号进行次符号处理的CKF实现对载波间干扰(ICI)相位噪声的精细补偿。对补偿后的信号进行二次迭代,从而提高补偿效果。分析和仿真表明:提出的新颖CKF算法能有效补偿相位噪声对信号的影响,在相位噪声线宽较大时能有效增强对ICI相位噪声的补偿效果,改善CO-OFDM系统对激光器线宽的容忍度,有效提高系统的性能。