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用于星地相干光通信中载波恢复的并行自适应平方根无?？ǘ瞬ㄆ?

DOI：10.1016/j.optcom.2020.125697 期刊：Optics Communications 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 在基于QPSK的星地相干光通信系统中，提出了一种用于载波恢复的并行化自适应平方根无迹卡尔曼滤波器。该方案提出了新的观测模型以提高状态估计精度，并通过自适应估计过程噪声协方差(Q)和测量噪声协方差(R)使其与理论协方差保持一致。为验证方案可行性，开展了星地激光链路载波恢复的仿真研究，并与基于线性卡尔曼滤波(LKF)的方案进行对比。结果表明：相比并行化LKF方案，本方案具有更宽的码块尺寸和激光线宽选择范围，在相同误码率下可降低0.5-3 dB的发射功率需求（不同天顶角条件下）。此外，在动态频偏情况下，该方案能同时实现高估计精度与快速跟踪能力，并对Q和R的初始误差具有更强鲁棒性。
作者： Jing Sun，Puming Huang，Zhoushi Yao，Jingzhong Guo
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究自适应平方根无?？ǘ瞬ㄆ髟谛堑叵喔晒馔ㄐ畔低持性夭ɑ指吹男阅?。

研究成果

提出的自适应平方根无迹卡尔曼滤波器（ASRUKF）在星地相干光通信系统的载波恢复中，相比线性卡尔曼滤波器（LKF）展现出更优性能。它能提供更广的块大小和激光线宽选择范围，在不同天顶角条件下可将所需发射功率降低0.5-3分贝，并在动态频偏场景中同时实现高估计精度与快速跟踪能力。该算法对过程噪声与测量噪声协方差矩阵的初始误差也具有更强容错性，使其成为此类系统载波恢复的稳健方案。

研究不足

该研究基于仿真，所提出的ASRUKF方案在实际星地相干光通信系统中的实施可能面临仿真中未考虑的挑战。此外，ASRUKF的性能仅与LKF进行了比较，未探索其与其他先进载波恢复算法的对比。

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