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论文，高速光纤通信与数字信号处理。相干光接收，频偏估计，相位估计，算法。Y175785独创性(或创新性)声明本人声明所呈交的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。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京邮电大学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已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与套料若有不实之处,本人承担一切相关责任。本人签名:-/b日期:200列2关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知认产权单位属北京邮电大学学校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,允许学位论文被查阅和借阅:学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人签名:日期:20°3.2导师签名:日期:100Gb/ s PM-QPSK相干光接收机载波频偏估计和相位恢复算法的研究摘要通信网络中高速率业务的不断发展,对现有的城域网络及省际、国际骨干通信网络的传输带宽提出了更高、更迫切的要求。从目前主流的1040Gbp光传输技术向100Gbs演进成为光传输技术的发展趋势。近年来大量研究表明,相位调制及相干接收是最具前景的100Gbs光传输方式。其中,采用相干接收技术的偏振复用QPSK( PM-QPSK传输系统最被业界认可。该系统的符号速率比比特率降低4倍,因此有较高的光谱利用率,且收发机结构相对简单实现相对容易。此外,信道中的各种损伤,如色散、载波频偏、相位偏移等导致的信号损伤,都能在接收机中通过电域的数字信号处理(DSP)来灵活地补偿。对调相信号,载波与本振间的频率和相位偏移会使信号产生较大的相位失真,频偏估计和相位恢复成为相干接收机中两个重要的功能模块。本文在国家863计划课题“1000b/s相干光传输关键技术研究(2009AA01Z221)”资助下,对上述系统接收机载波频偏和相位恢复算法展开了深入研究,主要内容如下:1.研究了 PM-QPSK的系统组成结构,重点研究了接收机DSP各组成模块的功能,并设计实现了相干接收机后端Maab仿真平台。2.详细分析了载波频偏估计算法,设计了算法并行处理实施方案以解决现有硬件处理速率不足够高的问题,并仿真验证了方案的可行性。设计了四次方频偏估计算法的并行结构;提出了基于误码性能反馈的 BA-PADE( BER-Aided pre-decision- based Angle DifferentialEstimator)算法,解决了传统PADE要求初始频偏设置与真实频偏接近的问题;提出了基于PADE的并行处理算法一一分组PADE( Grouped-PADE)。所设计方案均通过系统仿真验证了可行性。3.详细分析了载波相位恢复算法,为采用现有FPGA或DSP实现l00Gb/级信号处理,设计了载波相位恢复并行处理方案并仿真验证了方案的可行性。设计了基于Ⅴ iterbj- Viterbi的优化算法及其并行处理结构,将其同频偏估计并行算法联合进行了二进制定点仿真分析,仿真结果表明并行处理方案可显著降低硬件处理速率要求。关键词光传输相干接收频偏相位恢复THE RESEARCH OF FREQUENCY OFFSET ESTIMATIONAND PHASE RECOVERY ALGORITHMFOR 100Gbs OPTICAL COHERENT PM-QPSK RECEIVERABStRcTThe rapid development of high bit-rate services in communicationnetworks has instantly demanded a much higher bandwidth of coretransmission links in WAN, inter-province and international networks.The upgrade from the existing 10G/40G optical transmission to 100G hasbeen a trend. The research in recent years indicates that systems withphase modulation and coherent detection are the most promising, ofwhich PM-QPsk gets most recognitionThe PM-QPsK lowers the symbol rate as 1/4 of bit rate whichprovide high spectrum efficiency, and the transceiver structure ofPM-QPSK is simpler and so is easier to realize. Besides, with digitalalgorithms, the electrical Digital Signal Processing(DSP)in thee receivercan flexibly compensate the channel distortion caused by dispersion,carrier frequency offset and phase distortion. Since the phase distortioncaused by frequency and phase offset between lo and carrier is one ofthe main distortions in PM-QPSK, frequency offset compensation andphase recovery act as two of the core modules.With the support of National 863 Project"Research of the KeyTechnologies of 100Gb/s Optical Coherent Transmission Systems?", thisthesis mainly focuses on the research of the digital algorithms of carrierfrequency offset compensation and carrier phase recovery in the receiverof PM-QPSK system and the main contents are as follows1. Investigation of PM-QPSK structure, mainly on the receiver DSPstructure, including function of the several modules in this partDesigning and implementation of the Matlab simulation platform for theback-end of PM-QpsK receiver.2. Analysis on the carrier frequency offset estimation algorithmsdesigning of the parallel structure of the algorithms in order to break therestriction of hardware speed, with feasibility testified by simulationDesigning of the parallel structure of the 4 power method Designing ofBA-PADE (BER-Aided Pre-decision-based Angle Differential Estimator)based on BER feed-back to break the exact initialization restriction oftraditional PADE. Designing of a parallel operation scheme based onPADE, namely Grouped-PADE. Feasibility of both the forementionedscheme testified by simulation.3. Analysis on the carrier phase recovery algorithms, designing ofthe parallel operation scheme in order to realize phase recovery in100Gb/s PM-QPSK with current FPGA or DSP, with feasibility testifiedby simulation. Designing of the optimized and the parallel structure ofViterbi- Viterbi (V-V)method, and binary fixed-point simulation ofparallel v-v together with frequency offset algorithm, the result provedthat the scheme could observably lower the request to the hardwareoperation speedKEYWORDS optical transmission coherent detectionfrequency offset phase recovery

此matlab代码包括对QPSK, 16PSK等M-PSK和QAM, 16QAM, 32QAM， 64QAM, 128QAM等M-QAM调制方式的蒙特卡罗法仿真和与理论结果的对比，画出了星座图，Eb/N0，Es/N0为横坐标时的信道容量曲线。

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混合定位中很不错的一篇文章，看过之后很受启发在TOA和AOA误差服从零均值的高斯分布时,以上⑧无AOAQ阵中AOATOA/AOA混合定位算法的克拉美一罗下界(CRLB)为:校准离差取rP=(GQG)90Q阵中AOA校准离差取(x-x1)/其中:G=(x-x r(y-m)/r(19)洲6050(x)2(+(y-y))(x-x)(+(y-y)0.020.040.060080.100.12(x-x1)AOA标准离差(stda,单位radx-图1都市环境中算法性能比较3仿真与分析为了检验和比较算法在实际蜂窝网络信道环境中的定位性能,假定在一蜂窝网络中,小区半径为2500m,参与TOA测量的BS为服务BS和4个相邻的BS,其位置坐标分别为(0,0),(4330,2500),(4330,2500),(0,5000),(-4330,2500)。假定由测量系统造成的TOA测量误差服从均值为0,方差为30米的高斯分布,信道环境造成的NIOS误差满是TP1.5信道模型14,服务BS始终能够提供AOA,AOA测量误差服从均值为0和一定标准差的高斯分布。图1为都市环境中假定只有服务BS能视距(LOS)传播时,MS在服务小区内均匀分布,在不同AOA标准差下算法定位误差在125m内的概率。图中可见,Q矩阵中σα的取值对算法定位性能有很大影响,在AOA标准差较小时用TOA测量值η近似替代σa能取得更好的定位性能,这是由于WLS算法采用了Q阵加权。此外,120只要AOA测量值达到一定精度(标准差小于一定值),采用10-10A-A0A00TOAAOA混合定位法就能取得比单纯TOA定位更好的性能。图29080为乡村环境中在不同AOA标准差下,由单纯TOA及 TOA/AOA70定位法(Q矩阵中取n=r)得到的由均方根误差(RMSE)表示的定位性能。由图2可见,乡村环境中由于TOA测量精度较高,30对AOA的精度要求也高。只有当AOA标准差更小(小于10-3)AOA标准离差(og)时,混合定位算法才能取得比单纯TOA定位更好的性能。图2乡村环境中算法性能比较为了检验MS与服务BS距离对算法定位性能的影响,在一般都市环境中可以假定MS位于与服务BS具有不同距离的两个位置(1200,0)和(2400,0)分别进行定位估计,五个BS具有非视距TOA测量值的概率分别为:0、0.2、04、0.6、0.8、1,服务BS能够提供的AOA测量误差分别服从均值为0,标准差为01、0.0lrad的高斯分布,Q矩阵中用r近似替代σn,对每个位置在每种条件下分别进行100次测量,算法在无AOA及具有两种标准差的AOA时的定位结果(RMSE)如图3、4所示仿真结果表明:AOA参与卜AOA标准离差=001AOA标准离差=0,01定位只有在AOA本身误差不大AOA标准离差=0.1AOA标准离差=0.1无AOA无AOA的情况下,才能对定位性能有改200善;如果AOA本身误差增大150则对TOA定位结果并不会有改l00善;MS距离服务BS越近,则50采用混合定位算法的效果越好。00.00.204060.810000.20.40.608104结论BS非视距概率Bs非视距概率图3个同标准差时算法图4不同标准差时算法本文的分析和仿真结果表性能比较(1200,0)性能比较(2400,0)明,只要服务BS提供的AOA测量值达到一定精度,合理选择Q矩阵中AOA标准差取值,本文提出的 TOA/AOA混合定位算法就o1994-2012ChinaAcademicJournalElectronicPUblishingHouseAllrightsreservedhttp:/www.cnki.neto1994-2012ChinaAcademicJournalElectronicPUblishingHouseAllrightsreservedhttp:/www.cnki.net