高精度四次方载波相位恢复算法提升光通信精度

在当前的相干光通信系统中，激光器产生的相位噪声是影响信号质量的关键因素，它会导致信号在复平面上出现随机旋转，这直接影响了信号的解调和传输效率。传统的M次方载波相位恢复算法在处理这类问题时，通常会采用对邻近N个符号进行求和并取平均的方式，以减少加性高斯噪声的影响。然而，这种方法可能会导致估计精度受限，因为噪声和相位偏移会被混杂在一起。 本文提出了一种高精度的四次方载波相位恢复算法，它革新了传统方法。新算法不再简单地对多个符号求和，而是将由残余频偏、相位噪声以及加性高斯噪声共同引起的总相位偏移视为一个整体，直接估计每个符号的总相位偏移。这种做法的优势在于，它能更精确地识别和补偿相位变化，从而提高了调制相位的恢复精度。通过仿真结果，作者展示了使用新算法进行相位恢复后，信号的相位误差仅为10^-16 rad，显著优于传统算法的0.3 rad，显示出新算法具有极高的估计精度。 另一个重要特性是，新算法能够在无需进行频偏补偿的情况下直接进行相位恢复，这在实际应用中具有很大的灵活性，因为频偏补偿通常是额外的操作步骤，可能增加系统复杂性和成本。相比之下，传统算法只适用于已经进行了频偏补偿的信号。此外，由于减少了求和取平均这一计算密集型步骤，新算法在复杂度上也有所降低，这意味着它在实时性和效率方面具有优势。 本文介绍的高精度四次方载波相位恢复算法对于提升相干光通信系统的性能至关重要，它不仅提高了相位估计的准确性，还简化了处理流程，有助于降低系统实现的复杂度。这对于现代光通信技术的发展和优化具有重要的理论和实践意义。在未来的研究和实际应用中，这一算法有望被广泛应用，推动相干光通信技术迈向更高水平。