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。     

MIMO系统中的非常数模半盲均衡方案

在多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)无线通信中,信道衰落、随机噪声、空间多径效应和共信道干扰等因素会产生符号间干扰,造成接收端信号严重失真。为提高MIMO系统传输性能,有效减少信道中相位失真,提出了一种改进的非常数模半盲均衡方案(Non-constant Modulus Algorithm, NCMA)。该方案结合了MIMO信道先验知识对半盲均衡器的初始值进行预设,采用变步长迭代更新均衡器权系数,寻找到最小目标函数值。仿真结果表明,改进后的算法能通过控制变步长减小剩余稳态误差,加快收敛速度,改善信道均衡效果。     

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。     

使用差分相位调制解决盲自适应恒模算法相位旋转问题的研究

恒模算法CMA是一种重要的盲均衡自适应算法,但存在相位旋转问题,本文研究把差分相位调制应用到CMA盲均衡系统中,解决恒模算法的相位旋转问题。通过跟MCMA算法比较,证明了这种方法可以补偿信道任意角度的相位失真,能更有效地解决恒模算法的相位旋转问题,并且能够抵抗一定的多普勒频移。仿真结果表明这种方法降低了CMA盲均衡系统的误码率,提高了系统的性能。     

基于FABA-SISO的时变频率选择性衰落信道CPM信号盲均衡

该文针对时变频率选择性衰落信道下高阶连续相位调制(CPM)信号盲均衡中存在的均衡性能较差、复杂度较高以及收敛速度慢等问题,从双向自适应信道均衡的角度出发,将线性调制信号均衡中使用的前后向自适应软输入软输出(FABA-SISO)算法推广,建立一种新的基于FABA-SISO的信道盲均衡方法,并结合逐幸存处理(PSP)思想和Kalman滤波,提出一种适用于高阶CPM信号的自适应盲均衡算法。该算法通过使用FABA-SISO算法,同时利用过去、现在和将来的观察数据进行Kalman滤波信道估计,有效改善了信道估计的精度,同时使用PSP算法来降低系统的复杂度,使得算法具有较好的工程应用性。仿真结果表明所提算法具有良好的盲均衡性能以及收敛性。     

一种改进的光偏分复用16-QAM系统盲解复用算法的研究

在高速光纤偏分复用(PDM)16进制正交幅度调制(QAM)相干光通信系统中,偏分解复用算法是分离偏振信息和进行信号补偿的关键技术。针对传统盲解复用的恒模算法(CMA)易于陷入奇异性和独立成分分析(ICA)算法收敛性能一般的问题,本文提出了一种改进型ICA(MICA)算法。算法基于给出的一种全新收敛测量方法,通过计算补偿后信号点与理想星座点的距离,自适应的改变学习速率,达到了更好的误码率(BER)性能。在20Gbaud/s的PDM-16-QAW系统上的仿真结果表明,与传统CMA法相比,本文提出的算法完全消除了奇异性问题,与是否存在偏振相关损耗(PDL)无关。此外,算法还能在前向纠错编码门限上提供高达1dB的光信噪比(OS-NR)提升,并在收敛速率和精确度上都得到了提升。     

通过恒包络调制提高相干光OFDM系统的光纤非线性容限

相干光正交频分复用(CO-OFDM)对光纤链路中 的色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)具有较强的容忍性,但 是OFDM信号高峰均功率比(PAPR)的特点使其对光纤非线性效应 非常敏感,严重影响了系统传输性能。 本文提出了基于恒包络(CE)调制的方法使得系统中光信号PAPR降低为0dB,从而提高了CO-OFDM系统的非 线性传输性能。仿真结果表明,子载波采用16QAM调制的40Gbit/s单信道CE调制CO -OFDM系统,在经800km无色散补偿、欠色散补偿和周期全色散补偿 标准单模光纤(SSMF)链 路传输后,虽然较传统CO-OFDM存在约1.8dB的代价,但是系统最大 发射光功率分别提高 了6.2、9.3dB。并且,将本文方案应 用 到CO-OFDM和10Gbit/s NRZ-OOK混合传输WDM系统中,信道最大发 射光功率仍获得了5.2dB的提高。因此,本文提出的CE调制方法能有 效地提高CO-OFDM系统在不同传输环境中的光纤非线性容限。     

基于遗传算法的盲信道均衡

盲均衡技术能够仅利用接收信号的统计特性对信道特性进行均衡,克服了传统自适应均衡技术需要训练序列、降低系统有效信息传输率的缺陷,成为目前的研究热点。本文简单介绍了通信中的盲均衡技术,并针对一个简单的信道模型给出了基于遗传算法的盲均衡算法。仿真结果表明,多次迭代的盲均衡的均值能够很好地代表未知信道的性能。     

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.     

一种新的群时延自适应均衡算法

为了补偿无线信道群时延特性所带来的影响,基于盲均衡器结构提出了一种优化的自适应均衡算法.该算法是基于最小均方误差准则的变步长LMS算法,通过自适应调节判决反馈均衡器两组横向滤波器的抽头系数,实现对信道群时延的自适应补偿.通过对16-QAM信号的仿真结果表明,新算法能够对有效补偿信道群时延带来的影响,并且明显降低系统的误码率.     

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。     

浅海水声通信中的间接自适应均衡算法

为了消除具有时变和多径特性的浅海水声信道带来的码间干扰,该文提出了一种间接自适应均衡算法。在发送端,设计了一种适合在浅海水声信道中传输的帧结构。在接收端,利用帧头进行快速信道估计和均衡器抽头系数的初始化,通过门限的设定,有选择地激活特定位置的抽头。并采用可变步长的LMS算法进一步减小误差,更好地均衡帧体数据。理论分析和仿真结果表明,该算法具有快速收敛性和较低的硬件复杂度,对经过高阶调制的发送信号具有很好的均衡效果,可以有效地应用于浅海高速数字通信系统。     

一种新的基于自适应步长的二级CMA盲接收机

在高速数据传输的频率选择性信道的直接序列扩频系统中,基于恒模算法（CMA）的二级盲接收机能够在只知道期望用户的扩频码以及定时信息的情况下进行自适应联合均衡和多用户检测,具有较好的实时处理性能。但是其第一级检测器的自适应求取采用的是递归最小二乘（RLS）算法,该算法在收敛稳定性等方面具有一系列缺陷,从而对整个算法的性能造成了损害。本文将戴彧虹 袁亚湘自适应步长迭代算法作为第一级检测器的自适应处理方式,并给出了新的方案的完整实现流程。理论和仿真结果显示,经过改进后的二级CMA盲自适应接收机比起原先的算法有着更低的误码率和更高的稳态输出信干比（SINR）,在总体性能上有了很大提高。      

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。     

Independent component analysis for multiple-input multiple-output wireless communication systems

Independent component analysis (ICA), an efficient higher order statistics (HOS) based blind source separation technique, has been successfully applied in various fields. In this paper, we provide an overview of the applications of ICA in multiple-input multiple-output (MIMO) wireless communication systems, and introduce some of the important issues surrounding them. First, we present an ICA based blind equalization scheme for MIMO orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems, with linear precoding for ambiguity elimination. Second, we discuss three peak-to-average power ratio (PAPR) reduction schemes, which do not introduce any spectral overhead. Third, we investigate the application of ICA to blind compensation for inphase/quadrature (I/Q) imbalance in MIMO OFDM systems. Finally, we present an ICA based semi-blind layer space-frequency equalization (LSFE) structure for single-carrier (SC) MIMO systems. Simulation results show that the ICA based equalization approach provides a much better performance than the subspace method, with significant PAPR reduction. The ICA based I/Q compensation approach outperforms not only the previous compensation methods, but also the case with perfect channel state information (CSI) and no I/Q imbalance, due to additional frequency diversity obtained. The ICA based semi-blind LSFE receiver outperforms its OFDM counterpart significantly with a training overhead of only 0.05%.     

用于盲接收的turbo均衡与迭代信道估计

Turbo均衡是一种将信道均衡和差错控制译码联合迭代处理的均衡机制,与传统的均衡器相比,能在更低的信噪比条件下克服严重信道失真导致的符号间干扰(ISI)。该文提出一种用于盲接收的turbo均衡和迭代信道估计方案,不依赖于训练序列或发送符号的先验知识,采用初始盲均衡处理来启动迭代信道估计和turbo均衡。在该方案中,初始盲均衡算法的选择是十分关键的,它需要在恶劣的信道条件为后续迭代处理的启动提供足够的先验信息。该文根据turbo均衡的特点,选择了超指数算法作为初始盲均衡。仿真结果表明,该文提出的用于盲接收的turbo均衡方案是有效的。     

联合多脉冲检测的PSWF正交调制信号盲自适应均衡

卫星通信信道的复杂时变特性,使基于椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Function,PSWF)的正交调制信号脉冲组的正交性受到破坏,已有均衡方法未能充分利用多脉冲干扰中的有用信息,效果有限。针对该问题,结合信道均衡与多脉冲检测各自的优势,提出一种联合多脉冲检测的PSWF时域正交调制信号自适应均衡方法,利用多脉冲检测消除脉冲间干扰的能力,降低均衡模块的阶数及算法难度;同时,利用均衡模块对信道的部分补偿作用,为多脉冲检测改善信道环境。在相同信道条件下,所提方法获得同等量级误比特率所需信噪比较自适应判决反馈均衡算法降低约2 dB。     

Joint Compensation of Transmitter and Receiver IQ Imbalance in OFDM Systems Based on Selective Coefficient Updating

In this paper, a selective coefficient updating (SCU) approach at each branch of the per‐tone equalization (PTEQ) structure has been applied for insufficient cyclic prefix (CP) length. Because of the high number of adaptive filters and their complex adaption process in the PTEQ structure, SCU has been proposed. Using this method leads to a reduction in the computational complexity, while the performance remains almost unchanged. Moreover, the use of set‐membership filtering with variable step size is proposed for a sufficient CP case to increase convergence speed and decrease the average number of calculations. Simulation results show that despite the aforementioned algorithms having similar performance in comparison with conventional algorithms, they are able to reduce the number of calculations necessary. In addition, compensation of both the channel effect and the transmitter/receiver in‐phase/quadrature‐phase imbalances are achievable by these algorithms.     

一种采用光学相位分集接收技术的相干光正交频分复用远端接入系统

提出了一种采用基于光学相位分集接收技术实现远程相干光正交频分复用(CO-OFDM)信号的远程光接入方案,并进行了理论研究和仿真验证。在本方案中,没有使用色散补偿光纤(DCF)或者色散补偿模块(DCM)补偿光纤信道色散导致的负面效应,原因是CO-OFDM信号能有效抵抗传输过程中色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)引起的负面效应。仿真结果表明,10Gbit/s CO-OOFDM信号在标准单模光纤(SMF-28)传输320km后,采用相位估计技术得到的OFDM电信号,其时域波形的相位抖动幅度更小;与采用光载波自提取技术接收相位调制COOFDM的方案进行比较,测试误差向量幅度(EVM)的结果表明,本文方案可以获得更好的COOFDM信号接收性能,星座图中星座点收敛更加紧凑,接收的CO-OFDM信号质量更高。     

基于隐马尔科夫模型的CPM信号盲Turbo均衡算法

针对高阶连续相位调制信号(CPM)盲均衡中存在的均衡性能较差以及不容易收敛等问题,从隐马尔科夫模型(HMM)的角度出发,建立一种新的EM-SOVA信道盲均衡方法,并结合Turbo均衡思想,提出了一种适用于高阶CPM信号的盲Turbo均衡算法。该算法通过将SOVA内嵌到EM算法的迭代过程中,有效改善了信道均衡效果,同时使用Turbo均衡的软信息迭代处理来进一步提高低信噪比条件下系统性能。理论分析和仿真结果表明,所提算法具有良好的盲均衡性能以及收敛性。