高速相干光突发接收机并行算法的研究和设计

发布时间：2017-09-03 23:16

  本文关键词：高速相干光突发接收机并行算法的研究和设计

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【摘要】：随着互联网的高速发展通信网络中的业务量激增,对现有骨干网提出了更高的要求,光网络向100Gbps系统平滑过渡是高速光通信的发展趋势。相比正交频分复用,偏振复用四相移键控被认为是主流的调制方案;另一方面为了适应网络业务的突发特性,更好的利用波长资源、增加网络的灵活性,突发光网络是未来光网络发展的方向。光突发交换相对于光线路交换极大的提高了资源分配率和资源利用率,又克服了光分组交换在光开关和光缓存技术的限制,是目前最适合的光交换方案。突发接收机工作在突发网络中,它接收的是突发信号,接收机需要实现快速初始化;同时接收机需要具有很高的处理速度,并且要能够在硬件上物理实现,这也增加了系统的设计难度,所以接收机的DSP算法是系统设计的核心。本文的主要工作是研究相干光突发接收机中的数字信号处理算法,首先对于高速相干光信号的实时处理面临的硬件速率瓶颈问题,需要算法能够具有良好的并行度。本文提出能够用于112Gbps偏振复用四相移键控系统突发接收机的并行算法,为了实现快速初始化,本文提出了联合频偏估计的并行LMS算法,使得频偏估计的理论范围在s?R/2之间。在数据发送阶段,本文提出了通过插入训练符号的方法,解决了算法的稳定性。同时对实时实现的考虑,引入了均衡器迭代延迟,并通过仿真研究其对算法的影响。在更长距离的传输中,需要的均衡器长度增加,会增加系统设计开销,因此本文使用了两级色散补偿结构,通过采用一级频域色散均衡降低系统的整体复杂度。由于光突发网络的动态特性,在频域补偿时需要首先进行色散估计,本文简单介绍了一种改进的色散搜索算法。在频域均衡部分的研究中,针对频域补偿存在分组间串扰,研究了对信号采用重叠剪切方法,并对残余色散以及频偏对设计造成的影响进行了分析。
【关键词】：光突发接收机 相干光接收机 信道均衡 频偏估计 并行算法
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 缩略词表12-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 研究背景与意义13-14
• 1.2 光交换技术简介14-15
• 1.3 并行算法研究现状15-16
• 1.4 本文的结构安排16-17
• 第二章 PDM-QPSK光传输系统17-35
• 2.1 突发光网络基本结构17-18
• 2.2 光纤通信系统18-21
• 2.2.1 传统光通信系统18-19
• 2.2.2 112Gbps相干光通信系统19-20
• 2.2.3 相干光通信优点20-21
• 2.3 系统损耗21-27
• 2.3.1 光纤损耗21
• 2.3.2 色度色散21-23
• 2.3.3 偏振模色散23-25
• 2.3.4 非线性效应25
• 2.3.5 激光器相位噪声25-26
• 2.3.6 频偏26-27
• 2.4 接收机DSP算法27-34
• 2.4.1 时域CD补偿27-29
• 2.4.2 频域CD补偿29
• 2.4.3 PMD补偿29-30
• 2.4.4 频偏估计算法30-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 接收机算法及其并行化35-55
• 3.1 112GBPS相关光通信系统仿真模型35-37
• 3.2 LMS算法及其并行实现37-40
• 3.2.1 经典LMS算法37-38
• 3.2.2 LMS算法的并行化38-39
• 3.2.3 均衡器长度的选择39-40
• 3.3 频偏估计算法的并行实现40-49
• 3.3.1 频偏估计算法的并行化40-42
• 3.3.2 频偏估计中预判决的设计42-44
• 3.3.3 引入频偏的LMS算法修正44-45
• 3.3.4 并行算法的设计及系统性能45-49
• 3.4 实时实现中的系统设计49-54
• 3.4.1 引入计算延迟并行算法49-50
• 3.4.2 计算延迟对系统性能的影响50-52
• 3.4.3 定点仿真52-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第四章 接收机频域均衡设计55-69
• 4.1 加入频域色散均衡的系统设计55-59
• 4.1.1 频域色散均衡55-56
• 4.1.2 频域色散搜索算法56-57
• 4.1.3 重叠剪切频域色散均衡57-59
• 4.2 传输距离对频域均衡的影响59-63
• 4.2.1 完全补偿时频域均衡的性能59-62
• 4.2.2 色散搜索下频域均衡的性能62-63
• 4.3 频偏对均色散衡设计的影响63-66
• 4.4 系统总体性能66-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第五章 全文总结与展望69-71
• 5.1 全文总结69
• 5.2 后续工作展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-77
• 攻读硕士学位期间取得的成果77-78

【共引文献】

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本文编号：787930