高速光纤通信相干检测系统中线性损伤补偿算法的研究

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随着全球通信网络的进一步发展,无线互联网的迅速崛起以及基于视频应用的广泛流行,用户对流量的需求不断增长,这就对主干网光通信容量提出了更高的要求。基于DSP的高速光纤通信相干检测技术,一方面可以支持各种复杂的高阶调制格式,如QPSK, QAM或OFDM,提供了良好的系统性能和较高的频谱利用效率;另一方面,可以利用DSP强大的处理能力和成熟的电域算法,对光传输系统中的各种线性非线性损伤进行补偿,因此成为了100Gb/s及以上光纤通信系统的主流接收方式。相干检测中电域补偿算法的研究,是近些年的研究热点之一;而随着PDM系统的普及,偏分解复用算法已经成为影响系统性能的重要技术。本文主要对光纤通信系统中的线性损伤补偿算法进行描述,特别是对相干接收中的偏分解复用算法进行了深入的理论分析和仿真验证,创新的提出了用于QPSK和16QAM系统的MICA算法。论文的主要工作有:1.分析光纤信道的基本模型,研究相干通信系统的基本概念和原理;建立完整的Matlab和Optisystem仿真平台,用于算法的研究和验证。2.对相干通信系统中的各模块分别阐述,分析了信号正交化,色散补偿和相位恢复各种算法的实现和性能的比较,并进行仿真的验证。3.深入分析了各种相干偏分解复用算法,重点对CMA算法及其改进和ICA相关的算法进行研究。在CMA算法受困于奇异性问题和ICA算法收敛性能一般的背景下,创新的提出了MICA算法,并分别在PDM-QPSK和PDM-16-QAM系统中进行仿真验证,证明MICA算法能完全克服奇异性问题,并能在两个系统中分别实现0.5dB和1dB的误码率性能提升,而且提升了算法的收敛速度和系统对PDL的忍耐能力。
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