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系统中一种改进的基于线性内插的相位噪声补偿算法

为补偿CO-OFDM系统中相位噪声引起的干扰,提出了一种改进的基于线性内插的相位噪声补偿算法.该算法利用共轭导频估计相位噪声的均值,然后通过线性内插获得相位噪声的估计值,最后通过频域补偿来恢复出调制信号.此外针对求幅角的非线性运算中存在的相位周跳的问题,文章提出的修正方法能够有效地改善周跳情况的发生.分析与仿真表明:该算法在不同线宽条件下均能提升一定的SNR增益且算法的复杂度低.     

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。     

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.     

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。     

OFDM系统中相位噪声的影响及ICI自消除方案

相位噪声也能引起信道间干扰( ICI) ,本文系统的分析了采用ICI自消除方案前后相位噪声对OFDM系统的影响,得出了载波干扰比和信噪比的近似计算公式,在AWGN信道上仿真了系统的误码性能。从仿真结果看,ICI自消除的方案能够显著提高系统的载波干扰比和误码率     

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。     

协同OFDM系统中一种改进的相位跟踪算法

与MIMO-OFDM系统相比,协同OFDM（CO-OFDM）系统的优势是适用于尺寸较小的用户终端,劣势是不同步的节点晶振和多普勒频移导致系统出现多个载波频偏（MCFO）,从而在接收端形成载波间干扰（ICI）。为了消除ICI对CO-OFDM系统性能的影响,将适用于1-2-1模型的＂相位跟踪＂算法推广至1-3-1模型,并通过重新设置导频序列和改变相位漂移计算方式,对已有的相位跟踪算法进行改进,使运算复杂度降低,有利于在实际系统中部署。仿真结果表明,改进后的算法在较高信噪比条件下进一步提高了系统性能。     

一种基于相位补偿的匹配变换算法

本文提出一种基于相位补偿的匹配变换算法,通过构造匹配函数使信号能量在变换域内达到聚集,从而有效地检测信号并估计出相应参数.本文以线性调频信号为例作了具体分析,并和其它方法进行比较,说明该方法具有更好的稳健性,较低的信号检测旁瓣以及良好的信号分辨能力.针对具有多个参数的复杂信号的检测及估计问题,本文将匹配变换和遗传算法相结合,有效估计出信号参数同时提高了运算速度.仿真结果验证了该算法的有效性.     

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.