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偏振复用相干光OFDM系统信道估计技术的研究与仿真

作　者: 陈颖
导　师: 顾畹仪
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: OFDM技术相干检测信道估计偏振复用
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 224次
引　用: 1次
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内容摘要

正交频分复用技术(OFDM)具有高频谱利用率,可采用灵活的调制格式以及简单的信道均衡技术等优势,逐渐受到光通信界的认同与重视。光OFDM系统可分为直接检测光OFDM系统(DDO-OFDM)和相干检测光OFDM系统(CO-OFDM)两种类型。CO-OFDM系统采用相干检测技术,保留了信号的相位信息,可灵活采用多种电域数字信号处理技术,成为光OFDM系统的研究热点。偏振复用相干光OFDM系统(PDM-CO-OFDM)将偏振复用技术与CO-OFDM技术结合,加倍了信道利用率,成为100Gb/s及更高速以太网的传输解决方案之一。在PDM-CO-OFDM系统众多的数字信号处理技术中,信道估计是其中较为重要的一项技术,是偏振解复用的重要前提。目前广泛使用的最小二乘信道估计算法虽然复杂度低,但是抗噪能力较差,需要进行改进以提高信道估计的准确性。现有的基于时域平均和频域平均的降噪算法都存在一定的缺陷,使其应用受到限制。本文在研究了PDM-CO-OFDM系统的原理、结构和数字信号处理技术,分析了光纤信道对传输信号的影响等理论的基础上,利用Matlab搭建了PDM-CO-OFDM系统平台,在平台上对现有PDM-CO-OFDM系统的信道估计技术进行仿真,并针对当前技术的局限性,提出了基于信道冲激响应滤波的改进方案；针对特殊情况下快变的光纤信道,设计出了将自适应加权信道估计算法应用于PDM-CO-OFDM系统的解决方案以减小训练符号带来的系统开销,以上算法和解决方案的有效性均在Matlab仿真平台上得到验证。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 偏振复用的相干光OFDM技术的产生背景  10-11
    1.1.1 100 Gb/s以太网  10
    1.1.2 光通信系统中的电域数字信号处理技术  10
    1.1.3 OFDM技术与相干检测技术的发展  10-11
    1.1.4 偏振复用相干光OFDM系统应运而生  11
  1.2 PDM-CO-OFDM系统信道估计的研究意义和现状  11-12
  1.3 本文的研究内容及章节安排  12-13
  参考文献  13-15
第二章 PDM-CO-OFDM系统原理与仿真  15-37
  2.1 OFDM的基本原理  15-20
    2.1.1 OFDM调制原理和数学表达  15-16
    2.1.2 OFDM调制的关键信号处理技术  16-19
    2.1.3 OFDM基带信号的上变频:IQ调制  19-20
  2.2 光OFDM系统及相关技术  20-26
    2.2.1 光OFDM系统的发展  20-21
    2.2.2 DDO-OFDM系统  21-23
    2.2.3 CO-OFDM系统  23-26
  2.3 PDM-CO-OFDM系统  26-35
    2.3.1 CO-OFDM系统的分集与复用原理与仿真  26-28
    2.3.2 PMD对CO-OFDM系统的影响  28-29
    2.3.3 PDM-CO-OFDM系统建模  29-30
    2.3.4 PDM-CO-OFDM系统中的数字信号处理技术  30-35
  2.4 本章小结  35
  参考文献  35-37
第三章光纤信道特性  37-56
  3.1 光纤的群速度色散  37-39
    3.1.1 群速度色散的原理  37-38
    3.1.2 色散补偿原理  38-39
  3.2 光纤的非线性效应  39-40
    3.2.1 SPM  39
    3.2.2 XPM  39-40
    3.2.3 FWM  40
  3.3 光纤的偏振模色散  40-42
    3.3.1 偏振模色散的原理  40-41
    3.3.2 PMD的补偿  41-42
  3.4 OPTICSIMU光传输系统模拟软件  42-46
    3.4.1 主程序功能描述  43-45
    3.4.2 元件结构说明  45-46
  3.5 OPTICSIMU软件光纤信道的建模  46-48
    3.5.1 对色散和非线性的建模  46-47
    3.5.2 对PMD的建模  47-48
  3.6 OPTICSIMU软件对光纤信道特性的仿真  48-55
    3.6.1 OpticSimu对色散的仿真  48-50
    3.6.2 OpticSimu对SPM效应的仿真  50-51
    3.6.3 OpticSimu对XPM效应的仿真  51-52
    3.6.4 OpticSimu对FWM效应的仿真  52-55
  3.7 本章小结  55
  参考文献  55-56
第四章 PDM-CO-OFDM系统的信道估计算法  56-68
  4.1 信道估计类型  56-57
    4.1.1 时域估计与频域估计  56
    4.1.2 盲估计与非盲估计  56-57
  4.2 信道估计算法  57-58
    4.2.1 LS估计  57-58
    4.2.2 LMMSE估计  58
  4.3 信道均衡准则  58-59
    4.3.1 迫零准则  58
    4.3.2 MMSE准则  58-59
  4.4 PDM-CO-OFDM系统信道估计算法  59-67
    4.4.1 PDM-CO-OFDM系统信道估计的训练序列结构设计方案  60-61
    4.4.2 PDM-CO-OFDM系统信道估计的偏振解复用方法  61-62
    4.4.3 PDM-CO-OFDM系统偏振解复用的仿真  62-63
    4.4.4 基于LS算法的降噪处理  63-64
    4.4.5 现有算法的局限性  64-67
  4.5 本章小结  67
  参考文献  67-68
第五章 PDM-CO-OFDM系统信道估计的改进  68-82
  5.1 LS算法的降噪处理的新方案——CIR滤波算法  68-76
    5.1.1 CIR滤波算法的原理  68-72
    5.1.2 CIR滤波算法的仿真结果  72-76
  5.2 基于AWCE算法的偏振解复用方法  76-80
    5.2.1 AWCE算法原理  76-77
    5.2.2 基于AWCE算法的偏振解复用方法及仿真  77-80
  5.3 本章小结  80
  参考文献  80-82
结束语  82-83
致谢  83-84
攻读学位期间发表的学术论文目录  84

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