题目：相干光纤通信系统中相位估计算法的研究

相干光纤通信技术作为未来大容量长距离光纤传输的发展方向，不但可以增加信号探测的灵敏度，改善信号处理系统的频率选择性，增强信号传输的抗干扰能力，而且可以应用相位调制方式，提高频谱利用率。载波信号相位恢复作为相干光纤通信研究中的关键课题，是近些年光纤通信研究领域的热点。在光电检测之后利用数字信号处理手段实现载波相位估计可以有效地抑制信号发射、光纤传输、相干接收过程中引入的相位噪声，降低系统传输误码率，改善信号传输效果。本文在对相干光纤通信理论研究的基础上，对相干光纤通信系统中相位噪声进行了重点研究。相位噪声主要分为线性相位噪声与非线性相位噪声两大类。线性相位噪声主要由发射激光器和本地激光器的线宽，以及传输过程中光放大器产生的放大的自发辐射噪声（ASE）引入；非线性相位噪声主要来源于光纤传输中的幅度噪声向相位噪声转化（G-M效应）等非线性效应。针对相干光纤通信中相位噪声特点，相位估计算法可以有效地恢复经过传输劣化的信号载波相位。本文研究了经典的基于M次幂相位估计算法，对比分析了具有较小运算量的基于预判决相位估计算法。针对前两种算法不足，重点研究了自适应最大似然估计算法。在OptisystemTM及Matlab综合环境下搭建相干光纤通信仿真系统，对相位估计算法进行了数值仿真，首次运用基于相位Q的误码率估计算法对相位估计前后的光纤传输系统性能进行评价，进而分析相位估计算法的性能优缺点及适用条件。经仿真检验证明了自适应最大似然估计算法可以显著抑制信号中由于激光器线宽以及光纤非线性引入的相位噪声，实现载波相位恢复，使40Gb/s 的差分四进制相移键控-归零码（DQPSK-RZ）调制系统在误码率（BER）小于10-12时的无中继传输距离达到1400km以上。