空間相干光通信系統(tǒng)中基于LDPC碼輔助的載波恢復(fù)研究.pdf

1、隨著人們對信息量需求的增大，采用非相干通信方式的系統(tǒng)因發(fā)射功率和接收機的靈敏度有限，通信速率的提高受到了限制。而相干光通信卻因其極高的探測靈敏度及頻分復(fù)用特性在高速率、長距離通信方面具有很大的優(yōu)勢，成為目前研究的熱點。對于空間相干光通信，通信終端間的快速相對移動所帶來的多普勒效應(yīng)對系統(tǒng)性能產(chǎn)生極大的影響，傳統(tǒng)方法是采用光鎖相環(huán)(OPLL)來消除多普勒頻移的影響，缺點是出現(xiàn)激光器頻率可調(diào)節(jié)最大速度過低而無法跟蹤普勒頻移的快速變化或鎖定時間

2、過長等現(xiàn)象。采用基于DSP開環(huán)補償方法補償多普勒頻偏存在估計范圍小或估計誤差大的問題，所以如何解決低信噪比情況下寬多普勒頻偏這一問題值得深入思考。同時激光器相位噪聲會引起激光器頻譜展寬，將加大解調(diào)難度，對整個系統(tǒng)的載波同步影響很大。
　　 本文針對空間相干光通信系統(tǒng)中低信噪比下多普勒頻偏估計難的問題，提出用LDPC碼輔助估計多普勒頻偏，主要思想是:先按照最大似然估計準則推導(dǎo)出碼輔助的對數(shù)似然函數(shù)，然后與改進后的M&M算法聯(lián)合求頻

3、偏。該方案較好解決了估計范圍和估計精度之間的矛盾，能夠在低信噪比下補償數(shù)GHz的多普勒頻偏，但該方案的性能與理想譯碼性能還略有差距。針對上述方案存在估計精度不足的問題，在其基礎(chǔ)上增加一個殘留頻偏估計模塊，經(jīng)過仿真驗證:增加殘留頻偏后的方案能夠在低信噪比下準確估計數(shù)GHz的多普勒頻偏，且在頻偏估計范圍之內(nèi)，頻偏值的大小對算法影響不大，性能都能夠接近于理想狀態(tài)。目前尚未見到利用碼輔助的思想解決相干光通信中的多普勒頻偏，這也是本文的創(chuàng)新點之一

4、。同時研究了空間相干光通信系統(tǒng)中激光器相位噪聲的抑制方法。糾錯碼輔助的激光器相位噪聲抑制算法目前尚未見報道，所以論文將無線領(lǐng)域中碼輔助思想引入相干光通信中，提出一種適用于空間相干光通信系統(tǒng)的LDPC碼輔助激光器相位噪聲的抑制方案。其主要思想是:將接收到的中頻信號分為若干組，并根據(jù)LDPC碼的校驗矩陣H的構(gòu)造方式從每組信號中找出對應(yīng)的同步序列，然后根據(jù)譯碼過程近似計算出同步序列的后驗概率，最后利用梯度下降法找出代價函數(shù)的最小值對應(yīng)的相位值