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相干光通信中的非线性补偿算法研究

作　者: 李俊
导　师: 胡必春
学　校: 华中科技大学
专　业: 光电信息工程
关键词: 相干光通信非线性补偿数字反向传输算法数字信号处理
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 8次
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内容摘要

在高速发展的宽带数据传输业务需求的推动下光纤通信系统正朝着“超高速率、超大容量、超长距离”（3U）方向发展。虽然传统EDFA和WDM技术极大地延长了传输距离和容量，但同时也带来了新的问题。噪声，色散（CD）和非线性损伤的积累已经成为限制系统性能的主要因素。相干光通信系统具有接收机灵敏度高、波长选择性好、适用各种调制格式、光谱效率高等优点，结合数字信号处理（DSP）技术还可以对各种信号损伤进行补偿，能够极大的提高3U光传输系统的性能，被认为是3U光传输系统发展的必然趋势。目前光纤传输中的线性损伤如CD，PMD都已经有了比较有效的补偿方法，但是非线性效应由于具有动态适变的特性，其补偿技术一直是一个难点。数字相干光通信系统中信号光场可以通过相干检测而被线性的接收，这为基于DSP的非线性补偿技术的发展提供了新的契机。本论文围绕基于DSP的相干光通信系统中的非线性补偿技术展开深入研究。首先系统分析和总结了目前DSP补偿技术的研究与发展现状；其次通过所建立的理论模型研究和分析了非线性损伤的机理和对高级调制格式光传输系统性能的影响；然后围绕基于数字反向传输（DBP）算法的带内非线性损伤补偿方法展开了深入的研究，针对不同采样速率和剩余色散条件下DBP算法的效果进行了比较，对DBP算法中关键参数的影响进行了分析和优化，经过优化后系统的Q值可以提高0.5~2.1dB；进而为解决DBP算法计算复杂度高实时处理困难的问题，针对色散管理和非色散管理系统，开发和研究了折叠DBP算法和低通滤波DBP算法，有效减少参数偏离最佳值时补偿效果的劣化，并能够在保证补偿效果的同时减少计算量达1个数量级以上。最后基于VPI TransmissionMaker和Matlab仿真平台验证了上述改进DBP方案在PDM-QPSK和PDM-16QAM光传输系统中的有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 光纤通信的发展  9-12
  1.2 相干光通信系统的概念、原理及特点  12-14
  1.3 相干光通信的展望  14-15
  1.4 本课题的提出及论文安排  15-17
2 相干光通信中的关键理论分析  17-34
  2.1 光纤非线性效应的产生机理  17-25
  2.2 非线性效应对系统传输性能的影响  25-27
  2.3 非线性损伤对先进调制格式光信号传输的影响  27-33
  2.4 本章小结  33-34
3 数字相干光通信系统中非线性损伤的补偿算法研究  34-53
  3.1 基于DSP的损伤补偿算法  34-35
  3.2 光纤通信系统中线性损伤补偿算法  35-37
  3.3 数字后向传输算法（Digital Back-Propagation，DBP）  37-52
  3.4 本章小结  52-53
4 DBP 算法的改进  53-68
  4.1 色散管理系统中的 DBP 算法改进研究  53-58
  4.2 非色散管理系统中的 DBP 算法改进研究  58-64
  4.3 采用 PDM-16QAM 调制格式时对改进 DBP 算法的研究  64-67
  4.4 本章小结  67-68
5 总结与展望  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-75
附录 1 攻读硕士学位期间发表论文目录  75-76
附录 2 DBP 算法发展流程图  76

相干光通信中的非线性补偿算法研究

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