光纖通信系統(tǒng)中高效信號處理研究.pdf

1、隨著光傳輸系統(tǒng)中信號傳輸速率的提高和傳輸距離的增加，光傳輸鏈路中色度色散、偏振模色散以及光纖非線性效應(yīng)等因素嚴(yán)重影響傳輸系統(tǒng)的性能。本論文基于這樣的考慮，對高速長距離光纖傳輸系統(tǒng)中的信號進(jìn)行處理。利用OFDM技術(shù)頻譜利用率高、抗色散能力強(qiáng)和傳輸容量大等優(yōu)勢，把OFDM技術(shù)與無線系統(tǒng)結(jié)合形成光載無線(ROF)通信系統(tǒng)，實現(xiàn)光纖跟無線無縫結(jié)合，但相對無線傳輸，ROF系統(tǒng)的傳輸速率和傳輸距離提高了很多。與直接檢測相比，相干檢測系統(tǒng)的優(yōu)勢在于具

2、有更高的接收靈敏度和頻譜利用率，可以提高中繼傳輸距離。但在相干檢測傳輸系統(tǒng)中，兩個激光器的頻率不同步造成接收信號星座圖旋轉(zhuǎn)和偏移，而且激光器線寬引起的相位噪聲對傳輸系統(tǒng)都會造成嚴(yán)重影響。因此，為了提高光纖傳輸系統(tǒng)的性能，本文對光纖傳輸系統(tǒng)中影響系統(tǒng)性能的若干問題進(jìn)入了深入探討和研究，理論分析和實驗驗證了提高光纖傳輸系統(tǒng)性能的幾個關(guān)鍵技術(shù)。對以后的光纖傳輸系統(tǒng)的發(fā)展具有理論和實用價值。本論文主要工作和取得的成果為如下幾個部分:
　　

3、 第一、針對高PAPR的OOFDM信號對光傳輸系統(tǒng)中電器件、光器件以及光纖非線性效應(yīng)的影響，提出了兩個降低OOFDM信號PAPR方法。一個是Hadamard轉(zhuǎn)換結(jié)合壓擴(kuò)變換技術(shù)，另一個是FE-Nyquist脈沖成型技術(shù)。Hadamard轉(zhuǎn)換結(jié)合壓擴(kuò)變換技術(shù)降低OOFDM信號PAPR技術(shù)，主要是利用了Hadamard是非正弦正交變換，轉(zhuǎn)換過程中沒有復(fù)雜的乘法運(yùn)算，而且可以改變信號的非周期自相關(guān)性。而壓擴(kuò)轉(zhuǎn)換技術(shù)主要對OFDM信號中小幅度

4、信號進(jìn)行放大，而對大幅度信號進(jìn)行壓縮，從而降低OFDM信號的PAPR。FE-Nyquist脈沖成型技術(shù)降低OOFDM信號PAPR主要是利用FE-Nyquist矩陣具有正交性，OFDM信號與FE-Nyquist矩陣乘積后的數(shù)據(jù)序列具有一定的相關(guān)性，從而使OFDM信號各子載波之間具有一定的相關(guān)性，這樣降低OFDM信號相位相同情況出現(xiàn)的概率，從而降低OFDM信號的PAPR。
　　 第二、使用LDPC編碼級聯(lián)TCM編碼調(diào)制技術(shù)提高OFD

5、M-ROF系統(tǒng)性能。講述了ROF系統(tǒng)的優(yōu)勢和各部分的功能。理論分析了LDPC編碼和TCM編碼調(diào)制技術(shù)的編譯碼原理和結(jié)構(gòu)，利用TCM不降低信號頻帶利用率和不降低功率利用率，還能獲得系統(tǒng)編碼增益等優(yōu)勢，可以解決系統(tǒng)頻帶利用率不足問題。實驗搭建了60GHz光載毫米波系統(tǒng)。實驗結(jié)果驗證了LDPC-TCM編碼調(diào)制技術(shù)能很好的提高OFDM-ROF系統(tǒng)性能。
　　 第三、針對傳統(tǒng)均衡技術(shù)把均衡部分和譯碼部分分離帶來的不足，使用Turbo迭代均

6、衡技術(shù)，該技術(shù)使Turbo均衡中的均衡器具有處理輸入先驗信息與輸出后驗信息的功能，Turbo中的均衡器與Turbo譯碼器進(jìn)行信息交換，降低Turbo編碼技術(shù)的算法復(fù)雜度。為了減少偏振復(fù)用系統(tǒng)中偏振模色散和偏振串?dāng)_對傳輸系統(tǒng)的干擾影響和均衡技術(shù)算法復(fù)雜度，本文提出基于MIMO-CMA迭代均衡技術(shù)，該技術(shù)能有效降低偏振模色散和偏振串?dāng)_的影響，通過實驗驗證了MIMO-CMA迭代均衡技術(shù)能提高偏振復(fù)用CO-OFDM系統(tǒng)性能，而且該均衡技術(shù)的算法

7、復(fù)雜度較低。
　　 第四、針對相干檢測系統(tǒng)中由于本振光與信號光頻率不同步和激光器線寬帶來的信號相位旋轉(zhuǎn)和相位噪聲等影響，本文提出了基于八階統(tǒng)計量盲相位估計結(jié)合最大似然相位估計方法來提高單載波系統(tǒng)中信號相位估計精度，減少相位估計算法復(fù)雜度。理論分析了八階統(tǒng)計盲相位估計和最大似然相位估計方法原理，以及各自的優(yōu)缺點。實驗驗證了該級聯(lián)相位估計方法能提高單載波系統(tǒng)中信號相位估計精度和減少相位估計計算量，說明該方法能有效降低激光器線寬對信號