高速直接检测光互联系统接收机信号处理算法研究
发布时间：2021-01-22 20:35
直接检测光通信系统因成本低、复杂度低等优势成为短距离传输的首选光互联系统,在城域数据中心内部通信以及近距离的数据中心之间的通信起到了很大的作用。本论文主要从单偏振系统和双偏振系统对直接检测光互联系统进行研究。Kramers-Kronig（KK）接收机是直接检测系统中恢复信号场最常用的方案,它避免了信号拍频干扰,无需载波和信号间的频率间隔。本文在单偏振直接检测系统中的研究围绕KK接收机的算法以及系统方案的选择开展如下工作:（1）针对KK算法需要上采样的问题,提出了一种无需上采样的改进KK算法,分析了改进算法的误差,并且和已有算法进行了理论对比,我们的算法更加接近传统KK算法的性能。在单边带直接检测系统中实验验证了改进的KK算法,测试了不同发射功率和不同传输距离下的传统KK算法和展开到一、二、三阶的改进算法的性能。发现传输距离大于640km时,展开到二阶的算法已经可以和传统KK算法媲美。（2）针对使用KK接收机的直接检测系统色散方案选择问题,用实验和仿真比较了色散发送端和接收端补偿方案的性能。结果显示色散发送端补偿方案在不同载波信噪比下对色散有高鲁棒性,而色散接收端补偿方案性能更好。为进一...
【文章来源】： 余文婧 电子科技大学
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光互联直接检测系统框图
第一章绪论3选择性衰落的抑制性作用和高频谱效率受到推崇。对于SSB系统，最主要的影响因素是信号拍频干扰（signal-to-signalbeatinginterference,SSBI），色散（chromaticdispersion,CD），非线性的影响。总的来说，现在有两种方法消除SSBI，一是用线性滤波器（singlestagelinearizationfilter,SSLF），如图1-2所示即为一阶和二阶线性滤波器，可以估计出SSBI的值并且消除[4]。二是非线性均衡器比如Volterra滤波器[5,6]。但是SSLF会引入高阶的SSBI项对系统产生影响，Volterra滤波器可以消除SSBI和光纤非线性，但是运算复杂度很高[7]。Kramers-Kronig（KK）算法直接通过信号的能量和相位之间满足希尔伯特变换来求得其相位，这里需要注意信号必须满足最小相位信号条件[8]。所以KK接收机可以不需要载波和信号间的间隔就能很好消除SSBI[4]。(a)(b)图1-2消除SSBI均衡器结构。(a)一阶线性滤波器；(b)二阶线性滤波器KK接收机一提出就被大家广泛使用：文献[9]利用Kramers-Kronig方法在20km的SSMF上实验了20Gbaud256QAM系统，这是第一次在单边带直接检测KK接收机系统中实现256QAM格式。文献[10]提出了一种采用KK接收机的概率整形正交频分复用（OFDM）系统并且用140Gb/s256-QAM信号在25km标准单模光纤上成功传输。为了增大SSB系统的频谱利用率，在传统单边带系统的基础上把未利用的另外一边频谱也发送一个独立的单边带信号，在链路接收端加上光滤波器滤出两个边带信号分别恢复，称作Twin-SSB[11]。文献[12]中提出了一种基于KK接收机的Twin-SSB系统，并在1550nm的光载波系统中，用40GSa/s的DACs在80kmSSMF上实现了净比特率为88.3Gbit/s的传输，误码率阈值为3.8e-3。虽然KK接收机被认为是消除SSBI恢复信号场最好的方法，但是KK接收机直接检测
第一章绪论5号场只需要恢复斯托克斯分量和。该系统的缺点主要有：该系统不能抵抗色散引起的频率选择性功率衰弱问题；该系统只用到了两个偏振的强度信息，造成了信息冗余；Stokes接收机含有一个混频器、六个光电探测器，成本较高[19]。(a)(b)图1-3PDM-SC-DD系统框图。(a)系统结构和接收端DSP处理；(b)训练序列WilliamShieh教授组提出了PDM-SC-DD的传输系统方案[20],如图1-3。在发射端部分，两路正交的偏振光一路携带的是光载波，另一路是IQ调制器调制出来的信号。这种特殊结构的系统可以用如图1-3(b)所示的训练序列去完成解偏振[21]。信号和载波的值取的很特殊，例如图1-3(b)第一个时隙，信号和载波取值为(0,1)，计算出Stokes域矢量为(-1,0,0)，由式（1-1）所示的偏振旋转公式可以看出接收端得到的第一个时隙对应的值即为偏振旋转矩阵的系数，，。同理就可以直接得到偏振旋转矩阵解偏振复用。后来他们又针对这种系统提出API（AnalogPolarizationIdentification,API）和MIMO解偏振方法[22]。(1-1)但是上面的系统不能算作严格意义上的双偏振系统，因为只有一个偏振态上传播了信号，浪费了一定资源。在[23]中WilliamShieh课题组将信号加载到了两个偏振态上实现了偏振复用系统。为了进一步提高频谱利用率，他们在[24]提出了3Dimensions（3D）双偏振系统，并且通过32Gbaud概率整形64QAM在260km光纤上用C波段传输进行了验证。0S1S13S~S13S~S￠￠11s21s31s111221313100SsSssSé￠ùé′′ùé-ùêúêúêúê￠ú=′′êúêúêúê￠úê′′úêú
【参考文献】：
期刊论文
[1]Performance comparison among three different Stokes vector direct-detection receivers[J]. 申晓杰,霍佳皓,周娴,钟康平,苑金辉,涂佳静,隆克平,余长源,刘伯涛,吕超. Chinese Optics Letters. 2018(10)
[2]偏振复用直接检测短距离光纤传输系统[J]. 周娴,霍佳皓,钟康平,隆克平,吕超. 北京邮电大学学报. 2017(02)
硕士论文
[1]Stokes空间中的偏振解复用技术研究[D]. 周馨雨.西南交通大学 2016
本文编号：2993870
【文章来源】： 余文婧 电子科技大学
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光互联直接检测系统框图
第一章绪论3选择性衰落的抑制性作用和高频谱效率受到推崇。对于SSB系统，最主要的影响因素是信号拍频干扰（signal-to-signalbeatinginterference,SSBI），色散（chromaticdispersion,CD），非线性的影响。总的来说，现在有两种方法消除SSBI，一是用线性滤波器（singlestagelinearizationfilter,SSLF），如图1-2所示即为一阶和二阶线性滤波器，可以估计出SSBI的值并且消除[4]。二是非线性均衡器比如Volterra滤波器[5,6]。但是SSLF会引入高阶的SSBI项对系统产生影响，Volterra滤波器可以消除SSBI和光纤非线性，但是运算复杂度很高[7]。Kramers-Kronig（KK）算法直接通过信号的能量和相位之间满足希尔伯特变换来求得其相位，这里需要注意信号必须满足最小相位信号条件[8]。所以KK接收机可以不需要载波和信号间的间隔就能很好消除SSBI[4]。(a)(b)图1-2消除SSBI均衡器结构。(a)一阶线性滤波器；(b)二阶线性滤波器KK接收机一提出就被大家广泛使用：文献[9]利用Kramers-Kronig方法在20km的SSMF上实验了20Gbaud256QAM系统，这是第一次在单边带直接检测KK接收机系统中实现256QAM格式。文献[10]提出了一种采用KK接收机的概率整形正交频分复用（OFDM）系统并且用140Gb/s256-QAM信号在25km标准单模光纤上成功传输。为了增大SSB系统的频谱利用率，在传统单边带系统的基础上把未利用的另外一边频谱也发送一个独立的单边带信号，在链路接收端加上光滤波器滤出两个边带信号分别恢复，称作Twin-SSB[11]。文献[12]中提出了一种基于KK接收机的Twin-SSB系统，并在1550nm的光载波系统中，用40GSa/s的DACs在80kmSSMF上实现了净比特率为88.3Gbit/s的传输，误码率阈值为3.8e-3。虽然KK接收机被认为是消除SSBI恢复信号场最好的方法，但是KK接收机直接检测
第一章绪论5号场只需要恢复斯托克斯分量和。该系统的缺点主要有：该系统不能抵抗色散引起的频率选择性功率衰弱问题；该系统只用到了两个偏振的强度信息，造成了信息冗余；Stokes接收机含有一个混频器、六个光电探测器，成本较高[19]。(a)(b)图1-3PDM-SC-DD系统框图。(a)系统结构和接收端DSP处理；(b)训练序列WilliamShieh教授组提出了PDM-SC-DD的传输系统方案[20],如图1-3。在发射端部分，两路正交的偏振光一路携带的是光载波，另一路是IQ调制器调制出来的信号。这种特殊结构的系统可以用如图1-3(b)所示的训练序列去完成解偏振[21]。信号和载波的值取的很特殊，例如图1-3(b)第一个时隙，信号和载波取值为(0,1)，计算出Stokes域矢量为(-1,0,0)，由式（1-1）所示的偏振旋转公式可以看出接收端得到的第一个时隙对应的值即为偏振旋转矩阵的系数，，。同理就可以直接得到偏振旋转矩阵解偏振复用。后来他们又针对这种系统提出API（AnalogPolarizationIdentification,API）和MIMO解偏振方法[22]。(1-1)但是上面的系统不能算作严格意义上的双偏振系统，因为只有一个偏振态上传播了信号，浪费了一定资源。在[23]中WilliamShieh课题组将信号加载到了两个偏振态上实现了偏振复用系统。为了进一步提高频谱利用率，他们在[24]提出了3Dimensions（3D）双偏振系统，并且通过32Gbaud概率整形64QAM在260km光纤上用C波段传输进行了验证。0S1S13S~S13S~S￠￠11s21s31s111221313100SsSssSé￠ùé′′ùé-ùêúêúêúê￠ú=′′êúêúêúê￠úê′′úêú
【参考文献】：
期刊论文
[1]Performance comparison among three different Stokes vector direct-detection receivers[J]. 申晓杰,霍佳皓,周娴,钟康平,苑金辉,涂佳静,隆克平,余长源,刘伯涛,吕超. Chinese Optics Letters. 2018(10)
[2]偏振复用直接检测短距离光纤传输系统[J]. 周娴,霍佳皓,钟康平,隆克平,吕超. 北京邮电大学学报. 2017(02)
硕士论文
[1]Stokes空间中的偏振解复用技术研究[D]. 周馨雨.西南交通大学 2016
本文编号：2993870
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