沃尔泰拉滤波器在光强度调制和直接检测系统中的应用研究

发布时间：2020-08-03 08:03

【摘要】：在宽带业务快速发展的推动下,光短距离互联系统的带宽需求比骨干网流量增长的更快。尽管结合先进的调制方式和数字信号处理技术,相干检测在骨干传输系统中得到了广泛的应用。然而,短距互联系统对成本和功耗问题十分敏感,强度调制和直接检测(IM/DD)系统更适合短距互联。但是,低成本的IM/DD系统在传输中容易受到如直调激光器啁啾,光纤色散(CD)、光电器件带宽受限和光纤非线性的影响。基于上述问题,非线性补偿问题必将成为光学短距离系统研究的热点。在深入了解自适应均衡的关键技术的基础上,我们在实验中利用沃尔泰拉(Volterra)滤波器补偿在正交频分复用(OFDM)和脉冲幅度调制(PAM)系统中的非线性失真。本文的主要研究内容如下:(1)本文阐述了基于最小均方(LMS)和递归最小二乘(RLS)的Volterra自适应算法原理,并通过实验数据对两种自适应算法进行对比分析。然后介绍了正OFDM和PAM-4两种高阶调制格式和各自的一些优缺点。(2)通过实验中平台搭建了IM/DD OFDM实验系统,首先使用Volterra均衡器补偿非线性并分析对信噪比和误码率的影响,然后在此基础上结合Bitloding算法和Volterra算法提升系统的传输容量。实验系统中,最后实现了36 Gbps的OFDM信号传输50 km光纤的实验,系统传输容量提升了22%。(3)通过实验中平台搭建了IM/DD PAM-4实验系统,首先对PAM-4系统中传统的前馈均衡器(FFE)和Volterra算法进行对比,并根据PAM-4系统的特点对算法作出改进。讨论了Volterra滤波器不同阶记忆长度对系统性能的影响,确定了主要干扰来自线性项和二次项。针对PAM-4系统中Volterra均衡器复杂度较高的问题引入了一种截断算法,在保证系统传输性能的基础上极大的降低了算法的复杂度。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN713;TN929.1
【图文】：

第一章 绪论第一章 绪论移动互联网技术的不断进步，电子商务、虚拟化、发展的同时也推动了网络带宽需求的不断的增长进一步推动了网络带宽需求的持续增长，功能更带宽是承载业务增长的物理基础。伴随着移动互于带宽和速率成了系统发展的瓶颈。随着光通信互联比传统的电互联更具优势，势必会取代传统

第二章 基于 Volterra 级数的自适应信道估计于记忆长度为 N 的 Volterra 滤波器，其一阶线性滤波器长度为 N，二阶滤为 N(N+1)/2,三阶滤波器长度为 N(N+1)(N+2)/6。由此可见，Volterra 滤波随着记忆长度的增加也迅速增加，即使 Volterra 滤波器的高阶项记忆长度，Volterra 级数的表示方法任然十分复杂。

电子科技大学硕士学位论文过实验数据对比可以明显看到 LMS 和 RLS 两种迭代算法的区别。LMS 算法迭代后的均方误差超过了 10dB，而 RLS 自适应迭代算法均方误差经过迭代很快就低于0dB。此外，对比两种迭代算法的收敛曲线，经过 4000 次 LMS 算法迭代后的 Volterra系数还是有一些是不收敛的，而 RLS 算法经过简单的 500 次迭代基本上已经全部收敛。因此，通过对比可以明显的看到 RLS 算法比 LMS 算法更加适合 Volterra 滤波器。

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本文编号：2779341