基于卡爾曼濾波的光信號偏振態(tài)和載波恢復技術研究.pdf

1、將先進調(diào)制格式、偏振復用、相干接收、數(shù)字信號處理技術相結合是最具潛力提高下一代光通信網(wǎng)絡頻譜利用率以及傳輸距離的方案之一。高性能的信號處理算法可以極大改善接收機性能。本文結合當下研究熱點，圍繞基于卡爾曼濾波器的相干光接收機信號處理技術在偏振態(tài)恢復、頻偏估計以及載波相位恢復方面的應用進行了深入系統(tǒng)的研究，研究過程中使用仿真與實驗相結合的方法，討論了這三種應用環(huán)境中基于卡爾曼濾波的相干光接收機數(shù)字信號處理技術性能。
　　在對偏振態(tài)恢復

2、技術的研究中，首先在傳統(tǒng)的基于擴展卡爾曼濾波器的PDM-QPSK信號偏振態(tài)和載波相位同時跟蹤技術基礎上，對濾波器進行了雙測量方程的擴展，使其可以用于PDM-16QAM的偏振態(tài)和載波相位跟蹤，并分別討論了偏振態(tài)旋轉、相位噪聲、剩余頻偏、剩余色散、偏振模色散以及調(diào)優(yōu)參量等對濾波器性能的影響；其次為了解決偏振態(tài)和載波相位同時跟蹤的擴展卡爾曼濾波方法頻偏依賴的問題，本文提出一種基于半徑判決輔助的線性卡爾曼濾波器形式用于接收信號的偏振態(tài)跟蹤，對P

3、DM-QPSK信號使用單測量方程，對PDM-16QAM信號使用雙測量方程，實驗結果表明方法具有收斂速度快，可跟蹤的偏振態(tài)旋轉速率高，運算相對簡單的優(yōu)點；隨著研究的深入，本文發(fā)現(xiàn)針對PDM-QPSK的線性卡爾曼偏振態(tài)跟蹤方法可以在不改變?yōu)V波器結構只需適當調(diào)整調(diào)優(yōu)參數(shù)的情況下直接應用于PDM-16QAM、PDM-64QAM甚至PDM-QPSK/16QAM混合傳輸信號的偏振態(tài)跟蹤，這意味著算法具有“全盲”特性，并且具有更小的運算復雜度。

4、>　　在對頻偏估計技術的研究中，在從“角逼近”和“點逼近”兩個角度研究了的基于卡爾曼濾波的頻偏估計技術，并在基于訓練序列去除調(diào)制相位和基于M-th power去除調(diào)制相位兩種情況下討論了算法的性能，最后將以上四種卡爾曼濾波方法與傳統(tǒng)的Viterbi&Viterbi方法以及Morelli頻域峰值法進行了性能對比。
　　在對載波相位恢復技術的研究中，本文研究了QPSK信號和16QAM信號的卡爾曼濾波載波相位恢復方法，仿真結果表明對于1