相干光通信载波相位恢复算法研究

• 作者: 徐文婧 李岩 刘宇旸 李永富 郭宏翔 邱吉芳 洪小斌 李蔚 左勇 伍剑
• 来源期刊: 光学学报
• 关键词: 光通信 相干通信 相位调制
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 光纤光学与光通信|Fiber Optics and Optical Communications
• 页码范围: 63-73
• 页数: 11页
• 分类号: TN914
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS202141.1206002

摘要

针对目前相干光通信正交相移键控(QPSK)系统载波相位恢复算法的两种实现方式——基于复数运算和基于角度运算,就基于复数运算的Viterbi-Viterbi相位估计(VVPE)算法和基于角度运算的重心相位估计(BCPE)算法的恢复性能和硬件实现复杂度两个方面进行分析和对比.仿真证明VVPE算法比BCPE算法对抗加性噪声的能力更强,产生周期滑动的概率更低,两种算法在无周期滑动时性能接近.进行了速率为2.5 GBaud(符号率线宽积4×10-5)和10 GBaud(符号率线宽积1×10-5)的QPSK相干接收实验,采用Matlab离线和Verilog离线方式,对两种算法的性能进行了验证.结果表明:对于2.5 GBaud的QPSK信号,优化均值滤波器长度后,两种算法的接收灵敏度均为-52 dBm@1×10-3,VVPE算法和BCPE算法分别在接收功率为-54 dBm和-53 dBm时产生周期滑动;对于10 GBaud的QPSK信号,优化均值滤波器长度后,两种算法的接收灵敏度均为-47 dBm@1×10-3,BCPE算法在接收功率为-52 dBm时产生周期滑动.基于Xilinx公司的Virtex Ultrascale+系列现场可编程门阵列(FPGA)开发平台,对系统速率为10 GBaud、并行路数为64的两种算法进行了对比,结果表明VVPE算法在输入信号位数为8、BCPE算法在输入信号位数为16时,接收灵敏度均为-51 dBm@2×10-2,BCPE算法相对于VVPE算法,硬件查找表资源占用量降低了约5.78％.