相干光通信系統(tǒng)接收端關(guān)鍵數(shù)字信號處理算法的研究.pdf

1、由于相干光纖通信系統(tǒng)具有高靈敏度和高頻譜利用率的重要優(yōu)點，加上近年來器件制作工藝水平的提升，結(jié)合一些先進調(diào)制格式的相干光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為新一代高速光通信網(wǎng)絡(luò)最具發(fā)展前景的技術(shù)之一。而在系統(tǒng)接收端的數(shù)字信號處理部分的研究與創(chuàng)新也成為該技術(shù)中的重中之重。
　　本文將對單載波偏分復(fù)用（polarization division multiplexing, PDM）高速相干光纖通信系統(tǒng)的接收端的一系列數(shù)字信號處理（digital sig

2、nal processing, DSP）算法，從理論、系統(tǒng)、仿真三方面入手進行研究和分析。首先，本課題利用Matlab和VPI虛擬光學(xué)儀器實驗平臺搭建多級相位調(diào)制（n-PSK）、多級正交幅度調(diào)制（n-QAM）的單載波偏振復(fù)用高速相干光纖通信系統(tǒng)平臺。依托于此平臺，主要針對數(shù)字信號處理模塊中的偏振解復(fù)用、時鐘恢復(fù)、光載波相位恢復(fù)等模塊進行了一系列調(diào)研、分析和測試。
　　在時鐘恢復(fù)方面，主要實現(xiàn)了反饋式全數(shù)字時鐘同步的方案，其中的定時

3、誤差檢測模塊采用了Gardner算法對定時誤差進行估計，給出了算法收斂曲線，并對不同OSNR下此算法在通信系統(tǒng)中的表現(xiàn)進行了仿真。在偏振解復(fù)用方面，主要比較了常模算法（constant modulus algorithm, CMA）、多模算法（multi modulus algorithm, MMA）、級聯(lián)多模算法（cascaded multi modulus algorithm, CMMA）算法在系統(tǒng)中的性能，給出了各個算法的優(yōu)缺點以

4、及適用范圍。給出了參數(shù)變化時各個算法的收斂曲線變化并討論了如何選取適當?shù)膮?shù)使得算法在通信系統(tǒng)中的表現(xiàn)最優(yōu)化。比較了16QAM調(diào)制格式下各個算法的BER曲線。在光載波相位恢復(fù)方面，分別討論了適用于QPSK調(diào)制格式下的Viterbi-Viterbi算法、適用于16QAM等調(diào)制格式下的QPSK分圈算法以及適用于任意階QAM調(diào)制格式下的盲相位搜索（blind phase searching, BPS）算法，并測試了這些算法在系統(tǒng)中的表現(xiàn)。給出