偏振復(fù)用相干光通信系統(tǒng)數(shù)字均衡技術(shù)的研究.pdf

1、色散均衡技術(shù)是光纖通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，而電域數(shù)字均衡技術(shù)與光域色散補(bǔ)償技術(shù)相比，既有體積小、成本低的優(yōu)勢，又可以與數(shù)字信號處理技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的性能，因此數(shù)字均衡技術(shù)成為光纖通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。受益于超大規(guī)模數(shù)字集成電路工藝的發(fā)展，以及多進(jìn)制調(diào)制、相干檢測、偏振復(fù)用(PDM)等技術(shù)在光通信領(lǐng)域的應(yīng)用，數(shù)字均衡技術(shù)已成為下一代100Gbit/s光網(wǎng)絡(luò)的必備技術(shù)。
　　 相干檢測不僅能提高接收機(jī)的靈敏度，而且能保持光纖色度

2、色散和偏振模色散對信號影響的線性，適合作為長距離光纖通信系統(tǒng)的檢測方案。偏振復(fù)用在不改變光纖鏈路的情況下，增加發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的復(fù)雜度，使得系統(tǒng)傳輸容量翻倍。偏振復(fù)用相干檢測與傳統(tǒng)的多進(jìn)制調(diào)制結(jié)合常稱為單載波系統(tǒng)，而正交頻分復(fù)用(OFDM)則是多載波調(diào)制，它增加了系統(tǒng)的靈活性，并提供了100Gbit/s以上系統(tǒng)傳輸容量的能力。本論文主要研究偏振復(fù)用相干檢測單載波系統(tǒng)和光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的數(shù)字色散均衡技術(shù)。
　　 本論文的工作是在河

3、北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.F2008000116)和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.60572018)的支持下進(jìn)行的。主要研究內(nèi)容有：
　　 1.根據(jù)非線性薛定諤(NLS)方程，分析了30ps以上光脈沖在長距離光纖中的傳輸方程，研究了群速度色散(GVD)和偏振模色散(PMD)對光信號傳輸?shù)挠绊懀⒎治隽似衲Ｉ⒌难a(bǔ)償原理；研究了偏振復(fù)用相干檢測單載波系統(tǒng)和光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的線性信道模型，分析了光纖信道色度色散(CD)和偏振模色

4、散的矩陣模型，建立了112Gbit/s偏振復(fù)用相干檢測單載波系統(tǒng)和光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的仿真模型。
　　 2.針對100Gbit/s偏振復(fù)用相干檢測單載波系統(tǒng)，提出了一種以蝶形復(fù)數(shù)有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器為基本結(jié)構(gòu)的數(shù)字色散均衡器，以遞歸最小二乘(RLS)算法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)，并與最小均方(LMS)算法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的均衡器相比較。仿真分析了兩種算法更新的均衡器在不同信道線性損傷條件下的均衡性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：遞歸最小二乘算法對信道殘留

5、色度色散和偏振模色散的均衡效果優(yōu)于最小均方算法，在25抽頭均衡器的配置下，它能以2.74dB的光信噪比代價(jià)同時(shí)補(bǔ)償1760ps/nm的殘留色度色散和104.9ps偏振模色散引起的平均差分群時(shí)延，與同等條件下的最小均方算法相比有2.23dB的性能提升。
　　 3.提出了一種用于100Gbit/s偏振復(fù)用相干檢測單載波系統(tǒng)的數(shù)字色散均衡器，以蝶形復(fù)數(shù)無限沖激響應(yīng)(ⅡR)濾波器為基本結(jié)構(gòu)，以最小均方算法完成自適應(yīng)。仿真分析了該均衡器在

6、不同信道線性損傷條件下的均衡性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在21前饋抽頭+2反饋抽頭的配置下，該均衡器能以2.95dB的功率代價(jià)同時(shí)補(bǔ)償1440ps/nm的殘留色度色散和95ps的平均差分群時(shí)延。
　　 4.提出了一種基于凱撒窗函數(shù)的改進(jìn)的符號內(nèi)頻域平均(ISFA)算法，用于改善100Gbit/s偏振復(fù)用相干檢測光正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的信道估計(jì)和均衡在噪聲環(huán)境下的性能。仿真分析了不同系統(tǒng)條件下改進(jìn)算法與原算法的信道估計(jì)均衡性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：