空间相干光通信系统中基于LDPC码辅助的载波恢复研究

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1、分类号TN929．11密级重庆邮电大学硕士学位论文论文题目空间相干光通信系统中基于LDPC码英文题目△墨地鱼YQ￡gQ鱼曼二△id鲤￡亟丛i丛＆曼QY星碰旦垒墨盟鱼里LQ里￡i坠Sp丝曼￡Q丛盟堕Qp!i坌堑￡Q避堡坠塾i鱼堑iQn硕士研究生张苗苗指导教师向劲松副教授学科专业信号与信息处理论文提交日期2012年4月论文答辩日期2012年5月论文评阅人答辩委员会主席．盘蜜一一2012年6月4日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不

2、包含为获得重迭邮电太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：璇齿笛签字日期：>口l∑年易月缸日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重庞邮电太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重麽蜜5电盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：砚：指尚签字日期：w11年6月b

3、日导师签名：佃劲松签字日期：柚协年6月￥日重庆邮电大学硕士论文摘要随着人们对信息量需求的增大，采用非相干通信方式的系统因发射功率和接收机的灵敏度有限，通信速率的提高受到了限制。而相干光通信却因其极高的探测灵敏度及频分复用特性在高速率、长距离通信方面具有很大的优势，成为目前研究的热点。对于空间相干光通信，通信终端间的快速相对移动所带来的多普勒效应对系统性能产生极大的影响，传统方法是采用光锁相／I不(OPLL)来消除多普勒频移的影响，缺点是出现激光器频率可调节最大速度过低而无法跟踪普勒频移的快速变化或锁定时间过长等现象。采用基于DSP开环补偿方法补偿多普勒频偏存在估计范围

4、小或估计误差大的问题，所以如何解决低信噪比情况下宽多普勒频偏这一问题值得深入思考。同时激光器相位噪声会引起激光器频谱展宽，将加大解调难度，对整个系统的载波同步影响很大。针对空间相干光通信系统中低信噪比下多普勒频偏估计难的问题，本文提出用LDPC码辅助估计多普勒频偏，主要思想是：先按照最大似然估计准则推导出码辅助的对数似然函数，然后与改进后的M&M算法联合求频偏。该方案较好解决了估计范围和估计精度之间的矛盾，能够在低信噪比下补偿数GHz的多普勒频偏，但该方案的性能与理想译码性能还略有差距。针对上述方案存在估计精度不足的问题，在其基础上增加一个残留频偏估计模块，经过仿真验

5、证：增加残留频偏后的方案能够在低信噪比下准确估计数GHz的多普勒频偏，且在频偏估计范围之内，频偏值的大小对算法影响不大，性能都能够接近于理想状态。目前尚未见到利用码辅助的思想解决相干光通信中的多普勒频偏，这也是本文的创新点之一。论文还研究了空间相干光通信系统中激光器相位噪声的抑制方法。纠错码辅助的激光器相位噪声抑制算法目前尚未见报道，所以论文将无线领域中码辅助思想引入相干光通信中，提出一种适用于空间相干光通信系统的LDPC码辅助激光器相位噪声的抑制方案。其主要思想是：将接收到的中频信号分为若干组，并根据LDPC码的校验矩阵日的构造方式从每组信号中找出对应的同步序列，然

6、后根据译码过程近似计算出同步序列的后验概率，最后利用梯度下降法找出代价函数的最小值对应的相位值，该算法能够在低信噪比下很好的完成信号的解调。关键词：空间相干光通信，载波恢复，LDPC码，多普勒效应，频偏估计，激光器相位噪声AbstractEarlyspacelasercommunicationsystemshaveadoptednon。coherentopticalcommumcationsystemsthatsatisfisfiesalow-bit-ratecommunicationreque瓯buttheDowerof缸ansmitterandsensitivit

7、yofreceiverlimitthecommtmicationrate·jnus，owm2toitSmghdetectionsensitivityandfrequencydivisionmultiplexingteatures，coherentopticalcommtmieationsystemhasgreatadvantagesinthelong-distance，hi2h-speedcommunicationsandbecomesthemajormeansofsatellltela8e。commuIlications．However,Doppl