针对相干光正交频分复用（CO-OFDM）系统中相位噪声造成的严重影响，提出了一种基于次符号进行分块二阶拉格朗日插值（BSSLI）的容积卡尔曼滤波（CKF）的相位噪声补偿算法。该算法先利用导频估计的时域OFDM符号相位噪声值进行第一次二阶拉格朗日插值（SLI），得到相位噪声粗略估计值，再将每个OFDM符号在时域分割成若干个次符号，将每个次符号的估计值作为它中间采样点的估计值进行第二次SLI，从而在提高时间分辨率的同时提升补偿精度，最后利用CKF对残余的相位噪声进行补偿。仿真结果表明：该算法在16阶正交振幅调制（16QAM）下，激光线宽为800 kHz时，其误码率（BER）接近于10^-7且降低了错误平层；该算法在32阶正交振幅调制（32QAM）下，激光线宽为800 kHz时，其BER达到10^-3以下；本文算法相较于线性插值与子符号光相位噪声补偿（LI-SCPEC）算法和基于拉格朗日插值的扩展卡尔曼滤波（LRI-EKF）算法补偿效果更优，有效改善了系统的性能。

针对传统算法在信噪比(SNR)较低且存在传输色散的场景同步误差大的问题,发现了一种基于反正切运算的伪随机序列,能够对传统的Awoseyila 定时同步算法进行优化,同时借鉴ES-CAZAC序列的部分思想,提出反正切伪随机序列CO-OFDM光纤传输定时同步算法。仿真实验表明,所提算法可以在低SNR和传输色散场景下有效降低定时同步误差。

针对传统定时同步算法的副峰干扰和低信噪比(SNR)下定时不稳定的问题,提出了一种基于伪随机噪声(PN)序列的定时同步算法。根据PN序列良好的延迟相关性和对称相关性,重新设计了训练序列的结构,并优化了定时度量函数的计算方法。仿真结果表明,改进算法的定时度量估计曲线只存在一个峰值,消除了副峰干扰。在循环前缀为四分之一符号长度与低SNR的情况下,仍可实现准确和稳定的定时。

提出了一种基于恒幅零自相关(CAZAC)序列的定时同步算法。该算法的CAZAC训练序列由4部分构成,分为6个定时窗口,利用序列的共轭对称和偶对称特性进行相关运算,通过6个窗口相乘得到定时度量函数。仿真结果表明,利用所提算法可获得具有唯一脉冲状峰值的定时度量函数曲线,消除了定时平台以及旁瓣干扰。同时,在信噪比和色散较大的变化范围内,所提算法仍具有较好的定时稳定性。

针对激光器的相位噪声会严重影响相干光正交频分复用(COOFDM)系统的性能问题, 提出了一种将迫零算法与自消除算法相结合的新颖相位噪声补偿算法。该算法利用导频信息, 通过迫零算法将每个OFDM符号的相位噪声补偿到较小的范围内, 再通过自消除算法进一步补偿相位噪声。仿真结果表明, 与迫零算法相比, 该补偿算法不但能有效补偿相位噪声, 也能补偿部分加性高斯白噪声, 改善系统的误码性能, 降低系统对激光器线宽的要求。

针对高阶正交幅度调制和大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,提出了一种基于广义回归神经网络(GRNN)的非线性均衡算法。将接收端进行相位噪声恢复之后的批量数据作为训练数据样本,通过训练学习得到GRNN的唯一参数平滑因子,然后对测试数据进行非线性均衡。对传输速率为50 Gb/s,传输距离为100 km的CO-OFDM系统进行了仿真验证。仿真结果表明,在大线宽和高阶调制下,GRNN非线性均衡算法对系统非线性损伤的补偿效果优于相应反向传播神经网络(BPNN)非线性均衡算法,且其训练运行时间远小于BPNN。GRNN非线性均衡算法能极大促进CO-OFDM系统在中长距离光纤传输中的应用。

提出了一种改进的盲相位噪声补偿算法--两阶投影直方图(two-stage PH)算法。利用一系列均匀分布的测试相位对接收信号进行相位旋转,将得到的信号向实轴投影,获取投影直方图;统计投影中心附近星座点的数量,以数量最多对应的测试相位作为粗相移值;以粗相移值为中心均匀取一定数量的测试相位,重复一阶投影直方图的估计步骤,得到精确的相移值进行相位补偿。通过基于光梳状谱的双向相干光正交频分复用无源光网络(CO-OFDM-PON)实验系统对该算法的性能进行了验证。结果表明:该方法对10×8 Gbit/s的 CO-OFDM系统的公共相位噪声有很好的补偿效果,将16正交振幅调制(16QAM) CO-OFDM系统的误码率降低至少2个数量级。该算法测试相位的个数仅需一阶投影直方图算法测试相位个数的1/4,极大地降低了系统的复杂度,可用于CO-OFDM系统的公共相位噪声补偿。

基于高阶正交幅度调制(QAM)和大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统, 提出了一种在时域进行无迹卡尔曼滤波(UKF)的相位噪声补偿算法。该算法在接收端基于训练符号频域卡尔曼滤波实现信道均衡, 用较小的频域导频数据开销进行频域扩展卡尔曼滤波, 先补偿公共相位误差(CPE)噪声, 然后将CPE噪声补偿之后的数据在时域进行载波间干扰(ICI)相位噪声粗补偿。对相位噪声粗补偿后的频域数据进行预判决, 结合接收端原始时域数据, 在时域对判决后的数据进行UKF以实现ICI相位噪声的精细补偿。对精细补偿之后的频域数据再进行相位噪声粗补偿并进行迭代运算, 极大地提高了相位噪声的补偿效果。对50 Gbit·s-1的CO-OFDM系统进行了传输距离为100 km的仿真, 与其他算法相比, 所提算法的频谱利用率极高, 且具有较好的补偿效果。对激光器线宽为700 kHz且调制方式为32QAM的传输信号进行二次迭代后, 所提相位噪声补偿算法的误码率性能仍可达到前向纠错上限。所提算法促进了大线宽CO-OFDM系统在长距离接入网和城域网中的应用。

针对基于高阶正交幅度调制(QAM)的大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统, 提出了一种基于时域和频域卡尔曼滤波(KF)联合估计的相位噪声补偿算法。所提算法在发射端插入时域训练符号和导频序列, 在接收端基于训练符号进行频域卡尔曼滤波后得到信道估计值, 进行时域扩展卡尔曼滤波(EKF)后得到相位噪声粗略估计值。时域相位噪声估计值为复数值, 为获得较好的补偿效果, 根据导频序列数目将每个OFDM符号分割为若干个亚符号。在导频序列处进行时域EKF, 通过在每个亚符号最后一个导频处进行线性插值, 得到每个采样点的相位噪声粗略估计值。对粗略相位噪声补偿后的频域数据进行预判决, 并对时域相位噪声进行精细补偿。采用所提算法对传输速率为50 Gbit·s-1 、传输距离为100 km的CO-OFDM系统进行了数值模拟, 结果表明所提算法与其他方法相比取得了较好的补偿效果。对于激光器线宽为1 MHz(16QAM)和800 kHz(32QAM) 的CO-OFDM系统, 误码率可达前向纠错上限。

针对相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中相位噪声造成的严重影响, 提出了一种采用线性插值和卡尔曼滤波相结合的相位噪声抑制算法。该算法在第一阶中对接收端的时域信号进行线性组合, 之后利用线性插值算法对相位噪声进行初步抑制, 在第二阶中采用卡尔曼滤波技术来抑制残余的相位噪声。分析和仿真表明: 提出的二阶算法能够有效地抑制相位噪声对OFDM符号的影响, 在相位噪声线宽较大时明显地降低错误平层, 利用所提出的二阶算法可使误码率达到10-7以下, 有效地提高了系统的性能。