相干光通信中數(shù)字信號處理算法優(yōu)化研究.pdf

1、相干光通信具有容量大、傳輸距離遠等優(yōu)點，在當今高速信息傳輸?shù)臅r代有著極其重要的地位。然而相干光通信系統(tǒng)中存在許多缺陷，比如光纖中的色散、非線性效應、ADC采樣時鐘誤差、頻偏和相位噪聲等，會對接收到的信號造成嚴重損傷。為了解決這些問題，在相干光通信系統(tǒng)中，采用DSP技術進行補償。但是隨著信號速率的提升，DSP技術的物理實現(xiàn)遇到了挑戰(zhàn)，在實際的光纖通信系統(tǒng)中，DSP算法需要對信號做到實時處理，因此需要大大降低算法的復雜度，從而降低對DSP硬

2、件實現(xiàn)的要求。本文為了降低算法的復雜度，對相干光通信系統(tǒng)中的DSP算法進行了研究，取得的研究成果可以概括為以下幾個方面：
　?。?）提出了一種M階絕對值運算，實現(xiàn)調(diào)制相位信息的去除。本文將該算法用于主流的基于快速傅里葉變換（FFT）的頻偏估計算法和基于相位差的頻偏估計算法中消除調(diào)制相位信息對頻偏估計的干擾。通過研究發(fā)現(xiàn)，該算法不僅提高了頻偏估計的精度，而且還大大降低了算法的復雜度。
　?。?）提出了一種零乘法器的相位估計算法

3、，本文對相位估計算法中最常用的Viterbi&Viterbi（V&V）算法進行改進，得到了一種無需乘法器的相位估計算法。并將該算法分別用于QPSK、8PSK、8QAM和16QAM系統(tǒng)中進行性能研究，發(fā)現(xiàn)該算法的抗噪性要優(yōu)于V&V算法，而且無需乘法器，復雜度被大大降低了。
　　（3）提出了一種多步插值FFT的頻偏估計算法，該算法可以有效解決基于FFT頻偏估計算法中柵欄效應帶來的估計誤差。與基于最小二乘法的頻偏估計算法相比，該算法的復

4、雜度較低，在達到同等估計精度的條件下，該算法的復雜度只需要基于最小二乘法的頻偏估計算法的7.26％。除此之外，該算法還可以根據(jù)對信噪比容忍度和復雜度的不同要求，來合理選擇插值的步數(shù)，增加了算法的靈活性。
　?。?）提出了一種基于相位角FFT的聯(lián)合頻偏估計算法，與現(xiàn)有的基于相位角FFT的頻偏估計算法相比，該算法只需要作一次FFT運算，可以有效降低計算復雜度，當數(shù)據(jù)塊長度大于213時，該算法的復雜度可以降低一半。
　?。?）提出

5、了一種基于誤差函數(shù)計算的相位估計算法。通過對盲相位搜尋（BPS）算法復雜度較高的原因進行分析，提出了一種基于誤差函數(shù)計算的相位算法，該算法重新定義了一個誤差函數(shù)，使得只需要計算四個測試角的誤差函數(shù)值就可以得到相位估計值。該算法還可以與經(jīng)過改進的V&V算法聯(lián)用，可以到達與32個測試角的BPS算法相近的估計精度，而復雜度只需要后者的20.6%。
　　本論文重點對頻偏估計算法和相位估計算法的復雜度進行了優(yōu)化，通過提出這些算法可以有效降低