CO-OFDM系统相位噪声补偿：时频域卡尔曼滤波新算法

"基于时频域卡尔曼滤波的CO-OFDM系统相位噪声补偿算法" 本文探讨了在高线宽相干光正交频分复用（CO-OFDM）系统中，如何有效地补偿相位噪声的问题。针对采用高阶正交幅度调制（如16QAM和32QAM）的系统，作者提出了一种结合时域和频域卡尔曼滤波（KF）的联合估计方法来实现相位噪声的精确补偿。 首先，算法在发射端通过插入时域训练符号和导频序列来辅助接收端的数据处理。在接收端，利用训练符号进行频域卡尔曼滤波，从而获取信道的初步估计。然后，通过扩展卡尔曼滤波（EKF）在时域中进一步处理，得到相位噪声的粗略估计值。由于时域相位噪声估计为复数值，为了提高补偿精度，算法会根据导频序列的数量将每个OFDM符号细分为多个亚符号。在每个亚符号的导频位置执行时域EKF，并通过线性插值计算每个采样点的相位噪声粗略值。 接着，对经过粗略相位噪声补偿的频域数据进行预判决，并对时域中的相位噪声进行精细化补偿。这种精细化补偿步骤有助于进一步减小由相位噪声引起的错误率，提高系统性能。 通过对传输速率50 Gbit·s-1、传输距离100 km的CO-OFDM系统的数值模拟，该算法显示出优于其他方法的补偿效果。在激光器线宽为1 MHz（对应16QAM）和800 kHz（对应32QAM）的情况下，系统误码率可以达到前向纠错编码的阈值，证明了算法的有效性和实用性。 关键词：光通信、相干光正交频分复用、相位噪声、亚符号、扩展卡尔曼滤波、高阶正交幅度调制。 中图分类号：TN913.7，文献标识码：A，doi:10.3788/AS201737.0906002。 文章发表于2017年9月的《光学学报》第37卷第9期，作者包括唐英杰、董月军、任宏亮等人，研究得到了国家自然科学基金的支持。