针对存在残余频偏的光频梳波分复用系统,提出一种基于盲相位搜索算法的主从载波恢复方案,该方案适用于存在频偏的光频梳相干波分复用系统。该系统使用盲相位搜索算法获取主通道的相位噪声,获取的相位噪声进一步用于初始化从通道相位噪声;使用测试相位自适应的相位追踪器对从通道的相位噪声进行校正。通过自适应调整测试相位的个数和中心位置,实现了可容忍频偏的低复杂度载波相位恢复。仿真结果表明,当使用80 GHz间隔的五线光频梳作为发射端和本地振荡光源时,相对于各通道独立的载波恢复方案,本方案在不牺牲相位噪声容忍度的前提下,将从通道的计算复杂度降低了80%。

常见的光滤波器主要对波长进行选择, 当滤波器带宽变窄时, 对光波长的漂移就会变得敏感, 限制了其使用范围。本文提出的光滤波器是基于由透镜和多模光纤组成的全光积分器。我们依据其时域特性对该滤波器的频域滤波特性进行了分析。该时域滤波器可以用于光载波恢复, 通过数值仿真验证得出该技术使相位调制信号两边带间和载波间的强度关系发生改变, 在不使用本振激光器的情况下完成光信号相位调制到强度调制的转换。

在相干光通信系统中,激光器相位噪声导致信号在复平面内发生旋转,因此需要在接收端对信号进行载波相位估计和恢复。在利用M次方载波相位恢复算法进行相位估计时,简化了对相邻N个符号进行求和取平均以减小加性高斯噪声影响这一步,将由残余频偏、相位噪声及加性高斯噪声引起的总相位偏移量看作一个整体,直接估计出每个符号的总相位偏移,之后再恢复出调制相位。通过仿真比较了该算法与传统M次方载波相位恢复算法的性能,用该算法进行相位恢复后,信号的相位与原调制相位之间的误差只有10 ^-16 rad,而采用传统算法相位恢复后的误差可达0.3 rad,表明所提算法能够更加准确地恢复出调制相位,具有更高的估计精度。利用本文算法可在没有进行频偏补偿的条件下,直接完成相位恢复,而传统算法只能对频偏补偿后的信号进行相位恢复。此外,由于减少了求和取平均这一步,本文算法的复杂度也得到了降低。

基于科斯塔斯(COSTAS)光学锁相环路载波恢复进行建模分析,得到系统的闭环传递函数、误差函数及需要恢复的载波信号;设计系统采用复合控制,内环借助声光移频器实现快速、小范围跟踪,外环通过环路直接控制激光器拉进快捕带;为了得到良好的载波恢复和信号解调,设计基于异或门的COSTAS环鉴相模块对鉴相器进行分析,实现鉴相范围为[-42°,42°],鉴相增益为14.4 mV/(°) ,在环路带宽为1.5 MHz时,搭建实验进行测试。实验结果表明在码速率5 Gb/s时,载波恢复、信号解调良好,信号光功率为-40.4 dBm时,误码率为1.55×10 ^-8,随着速率的提高或降低,系统性能虽有下降,但仍能恢复载波信号并解调数据,为零差相干通信实验室验证提供了参考。

测试研制的28 GHz光载无线通信系统时发现,经光纤传输后接收端恢复的基带信号眼图会随时间出现张开与闭合的现象,使通信系统的可靠性遭到破坏。通过实验研究和理论分析发现,射频信号的传输时延会随着光纤周围温度的变化而改变,尤其对载波频率较高、传输距离较长的光载无线通信系统的可靠性影响更为严重。为了克服上述相位漂移问题,提出并实验论证了一种基于载波恢复技术的改进型光载无线通信系统,采用二次下变频结构,从中频信号中提取同步时钟,恢复出幅度稳定的原始基带数据。实验系统实现了28 GHz载频、1 Gb/s数据速率、25 km的光纤传输,系统的误码率小于10 ^-9。

文章在载波恢复的初始环节讨论了一种基于非线性变换的载波频偏盲估计算法，通过分析估计出了最小均方误差，提出了一种适用于中、高信噪比(SNR)下的简化算法，之后再用锁相环(PLL)技术跟踪细微的频偏和相位偏移。仿真结果证实了该算法的可信性和有效性，从而获得了一种简易的对高阶正交幅度调制(QAM)的载波恢复方法。