高速相干光通信系统相位损伤机制与补偿研究

发布时间：2020-08-07 18:18

【摘要】：偏移正交幅度调制滤波器组多载波调制(Filter bank Multicarrier/offset quadrature amplitude modulation,FBMC/OQAM)是一种基于良好时频对称特性滤波器调制的多载波技术,其具有频谱利用率高、符号间干扰及子载波间干扰小的特点。但FBMC相邻子载波间的正交性仅发生在实数域,系统存在固有虚部干扰(IMI)。IMI叠加相位噪声和频偏产生新的串扰,使原本基于正交频分复用的算法难以应用,故探索新的方法解决IMI、实现相位损伤和频偏补偿是FBMC/OQAM系统的主要问题。本论文探讨了FBMC/OQAM出现IMI的原因,分析了相位噪声和频偏的机理,搭建了CO-FBMC/OQAM仿真系统进行相位噪声和频偏补偿的研究。论文研究了基于卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)的相位噪声估计算法,KF可对相位噪声进行拟合,在分析基于盲估计算法的拓展卡尔曼算法(blind extend Kalman filter,B-EKF)对相位噪声估计算法缺点的基础上,提出了基于导频的EKF(pilot extend Kalman filter,P-EKF)算法,通过对导频的设计,使导频不受到IMI影响,从而确保导频符号记录相位噪声的准确性。结果表明在同样的OSNR下,P-EKF可补偿的归一化线宽为1.344×10~(-2),而B-EKF为4.48×10 ~(3-),M-BPS为2.24×10~(-3)。同时其对残余频偏的容忍度分别为±3500kHz,±1500kHz,±300kHz。所提算法有效提高了系统的性能。对基于伪导频的相位噪声与频偏联合估计方法进行了研究。针对现有的SC算法受高斯噪声影响过大的问题,探索了新的频偏估计方法,利用导频在频域进行频偏估计,使该方法不受高斯噪声影响,并且利用伪导频进行相位噪声的处理,降低了计算复杂度,提升了频谱效率。研究结果表明,本方法在归一化线宽为1.28×10~(3-)的情况下,所需的OSNR为17dB,且当系统的传输速率为20 Gbaud时可容忍的频偏为±10GHz。所提算法可以适用于低成本大线宽的激光器,可以促进相干系统的低成本化。本论文的研究成果对于下一代高速大容量长距离光纤通信系统的发展具有重要的现实意义和理论价值。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1
【图文】：

作为多载波调制方案之一，CO-FBMC/OQAM 系统具有较长的符号周期，故容易受到相位噪声的影响。这种噪声主要来源于发射端和接收端非理想激光器的线宽影响及光纤链路中的非线性克尔效应。对 CO-FBMC/OQAM 系统，相位噪声会引起系统性能的恶化，对相位噪声的估计方法主要有盲相位噪声估计和基于导频的相位噪声估计。研究新的方法以应用于 FBMC/OQAM 系统中进行相位噪声补偿，是近年来的研究热点。2.1 FBMC/OQAM 基本原理FBMC/OQAM 是多载波调制技术 (Multi Carrier Modulation, MCM) 的一种。FBMC/OQAM 系统的原理就是将原始信道分为若干子信道，又称子载波，再利用时频特性较好的成型滤波器组经过时域、频域的偏移来保持子载波之间的正交关系，然后将高速的串行数据信号转换成并行的低速子信号流，将其调制到不同的子载波上去。该系统的原理框图如图号 2-1：

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文该系统只能检测信号的强度信息，一切包含相位信息的调制方式都不能使用，故其仅仅可以采用 ASK 格式，在很大程度上降低了系统的传输速度，已经不能满足光通信系统信息量传输速率的要求。最近随着数字相干接收机的发展，使我们可以将多种频谱效率更高的调制格式（PSK 和 QAM）应用到通信系统中。

实现诸如定时恢复、信号恢复、极化和 PMD 跟踪、色到我们所需要的数据。MC/OQAM 系统中的相干检测的 CO-FBMC/OQAM 系统是将 FBMC/OQAM 与相干了 FBMC/OQAM 系统优点与相干光通信系统优点的产离、大容量的光通信系统中具备强大发展空间的产M 是在发送端进行 IQ 调制，将 FBMC/OQAM 信号的 I 路与 Q 路进行信号的传输，然后在接收端，采用相AM 信号的光通信系统。而且在实验仿真系统平台搭atlab 进行数字信号处理算法的仿真，故其具有结构简通信系统中，重点是相干探测的实现，故以下我们重 是 CO-FBMC/OQAM 系统中的相干光接收机结构框图

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本文编号：2784346