本文關鍵詞：偏振復用—相干光通信系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理算法研究

  更多相關文章： 相干光通信 偏振復用 斯托克斯空間 正交頻分復用 電域均衡

【摘要】：本文主要對偏振復用-相干光通信的原理和線性損傷補償算法進行了描述,同時也介紹了OFDM這一調制技術,重點通過理論分析、仿真和實驗對相干光通信中的偏振解復用技術進行了研究。通過理論分析和仿真對頻率偏移和相位噪聲進行了研究。論文的主要內容和創(chuàng)新點如下：(1)概述并分析了光纖信道的物理模型,分析并研究了相干光通信的原理和接收機的組成部分和結構,闡述了偏振復用相干光通信中數(shù)字信號處理的一般流程和算法。介紹了OFDM的基本理念,并描述了實現(xiàn)方式。(2)分析并研究了偏振傳輸信道的模型,研究了單載波和OFDM中的偏振解復用算法。詳細分析并研究了斯托克斯空間的偏振解復用算法(SS)。在OFDM調制時,SS跟蹤時變的偏振信道性能不佳的背景下,通過引入迭代的SS算法(SS-adp),改善了這一問題。并且證明在引入PDL和時變偏振信道的情況下,SS-adp依然繼承了SS無奇異性和可以使用PDL補償算法的特性。(3)分別搭建了偏振復用-相干光通信的仿真平臺和實驗系統(tǒng)。逐一在仿真和實驗中,驗證了適用于OFDM調制格式的各項處理算法的正常運行,主要是頻偏補償,偏振解復用,相位噪聲估計和信道估計。通過加入時變的偏振旋轉,仿真證明了OFDM調制下,SS-adp算法相比SS在最大時有6.78dB的提升,應用PDL補償后的SS-adp算法相比沒有PDL補償時,平均有2.5dB的提升。通過分析斯托克斯就空間的信號散布,指出SS算法無力跟蹤快速偏振變化的原因是因為信號點退化之后無法構成一個平面,從而無法精準的解除偏振混疊。通過背靠背和50km的光纖傳輸實驗驗證了仿真的內容,應用SS-adp對抗時變偏振旋轉對比SS算法最大有2.63dB的提升,補償PDL則平均帶來了0.7dB的提升。(4)通過公式推導分析了相位噪聲和頻率偏移對相干光OFDM造成的損傷與激光器線寬,子載波帶寬,OFDM符號長度的關系。引用公式說明了基于PCTW的數(shù)字相干疊加可以通過互反的效應來消除相位噪聲造成的ICI,并提出這種技術同時可以消除頻偏帶來的ICI。通過仿真說明了在一定的激光器線寬和相對頻率偏移下,基于PCTW的數(shù)字相干疊加確實可以消除之前提到的ICI。
【關鍵詞】：相干光通信 偏振復用 斯托克斯空間 正交頻分復用 電域均衡
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1;TN911.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 縮略詞表12-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 引言14-15
• 1.2 偏振復用-相干光通信系統(tǒng)15-17
• 1.3 基于OFDM的偏振復用-相干光通信系統(tǒng)17
• 1.4 論文主要內容和結構17-19
• 第二章 偏振復用-相干光通信系統(tǒng)的基礎理論19-32
• 2.1 光纖信道19-23
• 2.1.1 色散20
• 2.1.2 偏振相關效應20-21
• 2.1.3 非線性效應21-23
• 2.2 相干光接收的原理和結構23-29
• 2.2.1 相干光接收機的基本原理23-25
• 2.2.2 外差檢測與零差檢測25-26
• 2.2.3 相位分集接收26-27
• 2.2.4 偏振分集接收27-28
• 2.2.5 數(shù)字信號處理模塊28-29
• 2.3 相干光OFDM系統(tǒng)29-31
• 2.3.1 OFDM的基本理念29-30
• 2.3.2 OFDM的離散傅里葉變換實現(xiàn)30-31
• 2.4 本章小結31-32
• 第三章 偏振解復用技術的研究32-46
• 3.1 偏振解復用算法的基本模型33
• 3.2 恒模算法CMA33-35
• 3.3 基于頻域平均的OFDM的訓練符號偏振解復用算法35-36
• 3.4 基于斯托克斯空間中擬合面的偏振解復用算法36-40
• 3.4.1 SS偏振解復用算法原理36-39
• 3.4.2 SS偏振解復用算法實現(xiàn)形式和性能討論39-40
• 3.5 迭代形式的斯托克斯空間偏振解復用算法40-45
• 3.5.1 引入時變和PDL的偏振傳輸信道模型40-41
• 3.5.2 迭代SS偏振解復用算法的原理41-45
• 3.6 本章小結45-46
• 第四章 相干OFDM系統(tǒng)中偏振解復用算法的仿真與實驗46-62
• 4.1 偏振復用-相干光OFDM仿真平臺介紹46-48
• 4.2 仿真結果和分析48-56
• 4.2.1 數(shù)字信號處理流程驗證48
• 4.2.2 SS-adp算法的仿真結果與分析48-56
• 4.3 實驗設置與結果56-60
• 4.4 本章小結60-62
• 第五章 相干光通信中的相位噪聲與頻率偏移補償算法的研究62-69
• 5.1 相位噪聲和頻偏的數(shù)學模型62-63
• 5.2 基于導頻的相位噪聲補償算法63-65
• 5.3 基于前導符號的頻偏補償算法65
• 5.4 基于PCTW的數(shù)字相干疊加算法65-68
• 5.5 本章小結68-69
• 第六章 全文總結與展望69-71
• 6.1 全文總結69-70
• 6.2 后續(xù)工作的展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀碩士學位期間取得的成果76

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