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光纤通信系统中MLSE均衡器的性能分析及优化

作　者: 王陆
导　师: 许渤
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 光纤通信最大似然序列检测码间串扰放大自发辐射热噪声
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

最大似然序列估计(MLSE)均衡技术是一种基于维特比判决算法(Viterbi Algorithm)的技术,用于改善码间串扰(ISI,Inter-Symbol Interference)信道的性能。对于加性高斯白噪声的信道,MLSE被认为具有最佳的性能。对于高速光纤通信系统,色散是其主要制约的因素,限制了系统的传输容量。色散效应会导致光脉冲展宽,这种脉冲的展宽会造成ISI,增加误码率,降低系统的性能。除了传统的色散补偿光纤外,电信道均衡技术可以用来实现色散的动态补偿,MLSE就是其中的一种。因为集成电路的低成本优势和随着电信号处理技术的迅速发展,各大光纤设备制造商对该技术进行了大量的研究。关于MLSE均衡技术在光纤通信系统中的研究,从2005年开始逐渐增多,既包括理论和仿真的系统性能的研究,也包括实验验证。对MLSE均衡技术的性能分析及优化是本文的重点,本文的主要工作有:首先介绍了数字光纤通信系统,光发射机和光接收机的主要结构,分析了各器件对系统所起的作用以及带来的负面影响。然后介绍了MLSE技术的Viterbi算法的译码过程,并在加性高斯白噪声信道下推导了序列估计的判决公式。分析了一种数字光纤通信系统模型,该模型的噪声主要来源于接收机的热噪声。在该模型下仿真分析了MLSE均衡技术的性能,并在理论公式推导下,提出了一种性能更佳的算法。但该算法计算比较复杂,接着又从简化该算法的目的出发,提出了两种优化方法,通过对比找到了一种性能最佳的优化方法。最后分析了噪声主要受放大自发辐射(ASE)影响的系统模型,该模型下接收端的信号不是高斯分布,而是更复杂的CHi平方分布,在这种模型下分析了ASE噪声和色散对系统性能的影响,利用上一个模型中的优化方法,仿真验证了这些方法的优化性能,最后提出了两种简化判决公式的算法,对并且对比了这两种方法的性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-17
  1.1 光纤通信系统概述  11-12
  1.2 电信道均衡技术的研究意义  12-15
  1.3 课题来源和篇章结构  15-17
第二章光纤通信系统和MLSE 技术  17-24
  2.1 数字光纤通信系统  17-19
    2.1.1 光发射机  17-18
    2.1.2 光接收机  18-19
  2.2 MLSE 均衡技术  19-23
    2.2.1 Viterbi 译码算法  19-21
    2.2.2 MLSE 判决公式  21-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章接收机噪声下最大似然序列估计均衡器性能分析及优化  24-39
  3.1 接收机前端与热噪声  24-25
  3.2 系统模型  25-28
  3.3 性能分析  28-30
  3.4 性能优化  30-38
    3.4.1 性能优化的理论分析  30-33
    3.4.2 最大状态均值优化  33-36
    3.4.3 平均状态均值优化  36-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章 ASE 噪声下最大似然序列估计均衡器性能分析及优化  39-56
  4.1 光放大器与ASE 噪声  39-40
  4.2 系统模型  40-41
  4.3 性能分析  41-45
  4.4 性能优化  45-50
    4.4.1 最大状态均值优化  46-48
    4.4.2 平均状态均值优化  48-50
  4.5 算法简化  50-54
    4.5.1 高斯近似  50-52
    4.5.2 直接简化  52-54
  4.6 本章小结  54-56
第五章结束语  56-58
  5.1 工作总结  56
  5.2 不足与展望  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
个人简历  63-64
在硕期间参加项目及发表论文  64-65

光纤通信系统中MLSE均衡器的性能分析及优化

内容摘要

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