ASIC芯片的载波恢复DSP算法设计与实现文献综述

 2022-04-12 20:12:19

文献综述:

文献一:在扩频体制的全数字无线电导航接收机中,一方面需要利用扩频码的同步解调来进行测距定位,另一方面为了提高精度也需要对载波进行相位测量,以实现伪码相位和载波相位联合测距定位,这就需要对载波准确快速恢复,因为定位的精度和实时性取决于载波相位测量的精度和实时性。在全数字接收机中参考载波和采样时钟都由独立的固定振荡器产生,不需要反馈控制,而传统的相干解调的所有其它功能,如载波相位的调整,定时误差的校正等,都由后面的数字信号处理部分完成。这样就对载波恢复算法的精度和速度提出了较高要求。要做到精确快速的恢复载波,需要对载波恢复作精心设计。作者对此作了一些探讨,提出了简化的Kalman 滤波算法,建立了数学模型,给出了仿真结果,表明该算法是简单有效的。

文献二:多种调制格式通用处理的自适应均衡与偏振解复用算法是支持建立具有灵活调制格式、可调带宽/波特率、高频谱效率和功率效率的弹性城域光传输系统的关键技术。随着QAM格式的多样化和阶数的升高,现有盲均衡解复用算法难以实现动态变化的调制信号通用处理,且容易出现误收敛甚至不收敛现象。针对以上问题,作者提出了一种多格式通用的CT-MCMA均衡解复用算法,该算法利用方形QAM信号星座图分布特点,采用一种多格式通用的星座坐标变换方法,对均衡输出信号进行通用坐标变换,简便地将多种高阶QAM信号统一转变为恒模QPSK信号后计算误差函数完成蝶形FIR滤波器抽头更新,可在不知道信号调制格式的前提下,实现多种调制格式信号残余色散、偏振模色散、偏振串扰等损伤多格式通用地补偿。

文献三:为了补偿相干光通信系统中的频偏和相位损伤,对高阶调制信号和接收端电域DSP算法进行研究分析,从而给出最佳的载波恢复算法。同时,研究在不同类型的传输链路下的信号传输情况,包括色散管理链路(DML)、零色散链路(ZDL)以及非色散管理链路(DUL)这三种类型。作者对于高阶调制光信号提出利用基于块状处理的线性卡尔曼滤波的载波恢复方案给出不同调制格式中的算法参数优化结果,以及分析算法的频偏和相位噪声的估计性能。并研究由于相干检测产生的信号损伤进行估计与补偿的DSP算法,对16QAM 提出一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)和线性卡尔曼滤波(LKF)级联的载波恢复算法,此算法同时对频偏和相位估计和补偿。其中,为降低计算复杂度,对接收到的数据进行块状处理,而扩展卡尔曼滤波的主要作用是对数据进行频偏的初估,以达到更加精确的频偏估计并分析。

文献四:作者主要对相干解调中的数字信号处理算法进行研究,研究的算法主要为时钟恢复、CMA、载波恢复算法。通过搭建Matlab与VPI的联合仿真平台,对解调算法进行离线验证、性能分析以及进行相关参数优化。采用 FPGA 作为实时数字信号处理平台,基于Verilog HDL语言对实时解调算法进行设计,并在FPGA中进行综合、实现,然后进行下载验证。论文基于 Gardner算法进行了全数字时钟恢复算法的设计;采用CMA算法进行偏振解复用算法的设计与实现;基于M次方频偏估计算法和 Viterbi-Viterbi相位恢复算法对载波恢复算法进行设计与实现,并对载波恢复算法的频率提升和资源占用等进行了优化。最后基于搭建的PM-QPSK相干光通信实验系统,采用Xilinx VC7023 FPGA开发板作为实时算法处理平台,进行了CMA 算法和载波恢复算法处理的实时解调实验,取得了预期的效果。

文献五:作者主要研究DSP技术在高频谱效率光通信系统中的应用,研究以先进的DSP算法辅助提升相干光通信系统与短距离的IM/DD光通信系统的频谱效率和容量。对于偏振复用的单载波QAM信号,提出了一种基于负熵最大化的盲偏振解复用算法,该算法实现偏振解复用是通过最大化信号的非高斯特性;在算法的应用中,梯度算法和收敛更快的准牛顿算法都用来最大化代价函数;同时,一些形式简单的非线性函数可以用来代替原始的代价函数,算法的复杂度能减小;对QPSK和16QAM信号调制格式的数值仿真与实验结果表明,所提出的低计算复杂度的简化算法与常用的CMA算法有一样的性能,但是所提出的ICA偏振解复用算法能避免CMA算法的奇异性问题。提出了一种适用于低成本、短距离IM/DD光纤通信系统的光信号调制格式;该调制格式全数字副载波调制与Nyquist脉冲整形,符号周期正好是副载波周期的一半;从数学模型上分析了色散使该信号格式产生的频率选择性衰落;在与OFDM信号的对比下,分析了该调制格式的PAPR;实验上,对副载波调制了16/64/128QAM信号,测试了非偏振复用与偏振复用信号的传输性能,这些光信号经过光纤传输后,误码率都小于前向纠错(FER)的门限。

文献六:作者主要就相干光探测、数字接收系统的实现、系统性能、信道补偿等问题开展理论和实验研究,重点研究相位调制、相干探测系统的数字接收和解调方法、误码率特性分析和信道补偿的实现。论文主要针对数字信号处理算法模块,重点研究光纤信道的均衡算法,包括色散与非线性效应补偿和偏振模色散均衡,对载波恢复中的频率估计和相位估计也进行了较深入的研究。并在色散与非线性补偿中引入创新型算法,并提出改进方案,对算法进行不断优化。

文献七:作者针对数字信号传输同步接收机的数字化实现,提出了一种载波同步新算法即相位处理载波恢复法。它直接对接收信号的相角进行处理,完成载波频率的快速捕获和载波相位的跟踪。理论分析和计算机仿真表明,该算法简单有效,运算量小,便于用DSP器件来实现,适用性强。

文献八:在传统的载波恢复法中,无论是锁相环路跟踪法,还是载波相位估计法,都是直接对接收信号r(t)在直角坐标平面上进行处理。实际上在r(t)为非 AM 信号时,r(t)的相角包含了全部的码字信息和载波相位信息。基于这种考虑,作者提出了对r(t)的相角进行处理的载波恢复和解调方案,称之为相位处理载波恢复算法。相位处理载波恢复算法直接对接收信号相位进行处理,精度高,实时性好,能满足定位精度和实时性的要求。

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