光通信中量子接收機的理論與初步實驗研究.pdf

1、在經(jīng)典光通信系統(tǒng)中，由于受到散粒噪聲的影響，通信系統(tǒng)接收機性能存在著經(jīng)典極限——標(biāo)準(zhǔn)量子極限(standard quantum limit，SQL)。近年來，隨著量子信息技術(shù)的發(fā)展，利用光的量子特性設(shè)計新型的光接收機方案逐漸引起學(xué)術(shù)界的關(guān)注。這是因為，采用量子探測和測量的技術(shù)可以獲取之前使用經(jīng)典探測所不能獲得的信息。這種方案可以讓系統(tǒng)的性能突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限，從而獲得經(jīng)典檢測方案所不能達到的更低的誤碼率和更高的信道容量。當(dāng)前對量子接收機的

2、研究進展還比較緩慢，尚停留在理論研究和初步實驗驗證階段，仍然有許多值得研究的理論和實驗課題。
　　在本論文中，我們首先回顧一下自上個世紀(jì)六十年代量子接收機只提出以來的研究進展，然后就以下三個問題進行深入探究:
　　1.QAM信號量子接收機理論研究。到目前為止，二元調(diào)制和相位調(diào)制(PSK)方案的量子接收機，國際上已經(jīng)有較多的研究人員關(guān)注，也取得了很多具有突破意義的成果。但是對于更高階調(diào)制的QAM信號，研究人員關(guān)注的還較少。本文

3、將目前幾種接收機方案推廣到QAM信號，對QAM信號的量子接收機進行系統(tǒng)的研究。這些接收機包括Bondurant接收機、自適應(yīng)分區(qū)檢測接收機和混合接收機等三種接收機方案。通過對三種接收機方案進行對比，可以為工程上可實現(xiàn)的量子接收機方案設(shè)計提供參考。
　　2.二元調(diào)制多符號信號條件歸零接收機理論研究。相比于對單個符號的檢測方案，采用聯(lián)合檢測思想的條件歸零接收機更具有研究價值。在本文中，我們將條件歸零接收機的方案應(yīng)用到多脈沖脈沖位置調(diào)制

4、(MPPM)、編碼后的OOK調(diào)制、編碼后的BPSK調(diào)制信號。在此基礎(chǔ)上，通過對接收機接收策略的優(yōu)化，我們將接收機的誤碼率降低到經(jīng)典檢測方案的標(biāo)準(zhǔn)量子極限以下。
　　3.量子接收機初步實驗研究。作為初步實驗驗證工作，本文對BPSK的Kennedy接收機，進行初步的實驗驗證工作。實驗結(jié)果表明，在相同的系統(tǒng)效率的情況下，我們的Kennedy接收機性能能夠突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限。這是國內(nèi)首次從實驗上初步驗證了量子接收機的理論。通過替換發(fā)射端的態(tài)