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一种用于相干光系统中联合载波相位与偏振跟踪的导频符号辅助自适应卡尔曼滤波器

DOI：10.3390/app9010027 期刊：Applied Sciences 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 提出并研究了一种基于导频符号辅助的自适应卡尔曼滤波器（AKF）相位噪声与偏振串扰联合补偿方案，通过数值仿真和实验验证。该方案中优化参数Q根据信号参数或信道条件自适应调整，这一改进避免了传统扩展卡尔曼滤波器（EKF）对Q值强依赖的缺陷。另一项改进是提升了AKF的收敛速度——通过在16正交幅度调制（QAM）信号中周期性插入导频正交相移键控（QPSK）符号，不仅加速了收敛过程，还增强了AKF的跟踪能力。针对不同系统环境（如光信噪比、偏振旋转频率漂移率和激光线宽），给出了导频符号与净荷符号的最佳格式比例。该方案对初始参数Q具有优异的容错性，在收敛速度、偏振旋转频率漂移率跟踪及载波相位恢复等性能上均有显著提升。数值仿真与实验验证均表明其收敛速度较原始AKF提升约40倍，同时验证了跟踪能力的改善。
作者： Juntao Cao，Yanfu Yang，Qian Xiang，Qun Zhang，Linsheng Fan，Yong Yao
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出并研究一种利用导频符号辅助自适应卡尔曼滤波器对相干光系统中相位噪声与偏振串扰进行联合补偿的方案。

研究成果

所提出的导频符号辅助自适应卡尔曼滤波方案显著提升了相干光系统中偏振旋转和相位噪声的收敛速度、初始Q值耐受性及跟踪性能。与传统方法（如CMA+BPS）相比，其计算复杂度更低，适用于动态光网络。

研究不足

由于实验限制，本研究仅限于16QAM调制方式；未对64QAM进行研究。该方案在某些格式比例下可能需要更高的设备带宽，这可能会降低频谱效率。实验设置采用特定的10公里光纤链路，可能无法代表所有现实场景。

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