光纤通信系统中调制格式识别的研究

发布时间：2017-04-14 01:09

  本文关键词：光纤通信系统中调制格式识别的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：调制格式识别技术在军用和民用通信领域中均起到至关重要的作用,并在无线通信领域得到了长足发展。但由于光纤链路的静态特点,光纤通信中的调制格式识别技术研究进度一直相对缓慢。而下一代光网络的出现,使调制格式识别技术在光通信领域中的广泛应用成为可能,吸引了许多学者的深入研究。但目前研究中的调制格式种类较少,应用范围有限。对此,本文采用了合理的光纤信道模型,对典型、高效、应用范围广并且发展前景良好的多种调制格式的识别性能进行了研究。首先,本文采用了基于非线性传播的高斯噪声(GN)模型,对密集波分复用(DWDM)系统中不同调制格式的识别性能进行了研究。研究对象共包含23种调制格式,除包含振幅键控(MASK)、相移键控(MPSK)、正交振幅调制(MQAM)等规则调制格式外,也包含高阶振幅相移键控(MAPSK)星座图、二维最优星座图等经过性能优化的调制格式。针对MASK、MQAM、MAPSK调制识别过程中的部分特征参数随信噪比变化的问题,提出了基于训练序列的阈值优化方法,使其在低信噪比下的识别率提高至91%以上。此外,本文研究了DWDM系统的色散、非线性及传输距离对识别率的影响,对不同调制格式的识别性能进行了仿真分析。同时,本文使用OptiSystem光学仿真软件搭建了单信道色散补偿光纤传输系统,对单信道情况下的光纤通信系统中同阶不同类型的调制格式识别性能进行了对比研究。仿真结果指出,在DWDM系统中,MAPSK是最优的调制类型,识别率高于99%,二维最优星座图是次优的调制类型,其识别率高于93%；而在单信道色散补偿光纤传输系统中,二维最优星座图则对光纤信道的影响表现出较差的适应性。
【关键词】：GN模型 DWDM 单信道光纤系统 调制格式识别 高阶累积量 二维最优星座图 MAPSK 阈值优化
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.11
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-14
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11
• 1.3 本课题研究的主要工作11-12
• 1.4 本文的结构及内容12-14
• 2 调制格式识别理论基础14-20
• 2.1 调制格式识别概述14-15
• 2.1.1 调制格式识别的发展及应用14
• 2.1.2 调制格式识别的一般流程14-15
• 2.2 调制格式识别方法15-19
• 2.2.1 识别方法介绍15-17
• 2.2.2 高阶矩与高阶累积量的定义17-18
• 2.2.3 高斯过程的高阶累积量18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 3 光纤通信系统模型20-32
• 3.1 采用MFR的通信系统工作流程20
• 3.2 光纤信道特性分析20-24
• 3.2.1 光纤系统的色散21-22
• 3.2.2 光纤系统的非线性效应22-23
• 3.2.3 DWDM系统中的色散与非线性23-24
• 3.3 基于GN模型的DWDM系统24-29
• 3.3.1 UT链路中非线性传播的解析模型24
• 3.3.2 GN系统模型24-27
• 3.3.3 DWDM系统参数27-29
• 3.4 单信道色散补偿光纤传输系统29-31
• 3.4.1 单信道色散补偿光纤系统模型及原理29-30
• 3.4.2 单信道色散补偿光纤系统参数30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 4 特征参数提取及分类识别算法32-47
• 4.1 调制格式类型的选用32-38
• 4.1.1 MASK、MPSK、MQAM信号32-34
• 4.1.2 MAPSK信号34-37
• 4.1.3 二维最优星座图信号37-38
• 4.2 特征参数提取38-40
• 4.2.1 高阶累积量计算38-39
• 4.2.2 特征参数计算39-40
• 4.3 阈值计算方法40-44
• 4.3.1 常数型阈值计算41
• 4.3.2 变化型阈值计算41-44
• 4.4 分类决策流程设计44-46
• 4.5 本章小结46-47
• 5 仿真结果及分析47-64
• 5.1 调制信号的产生47
• 5.2 高斯信道中识别算法的有效性47-52
• 5.2.1 多种调制格式的识别率47-50
• 5.2.2 阈值优化前的仿真结果比较50-52
• 5.3 DWDM系统中基于GN模型的调制格式识别52-56
• 5.3.1 改变色散对识别率的影响52-53
• 5.3.2 改变非线性对识别率的影响53-55
• 5.3.3 系统传输距离对识别率的影响55-56
• 5.3.4 DWDM系统中调制格式识别性能分析56
• 5.4 单信道色散补偿光纤系统中的调制格式识别56-63
• 5.4.1 色散影响下的识别性能56-58
• 5.4.2 非线性指标影响下的识别性能58-60
• 5.4.3 系统传输距离影响下的识别性能60-62
• 5.4.4 单信道色散补偿光纤系统中调制格式识别性能分析62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 6 文章总结及未来展望64-66
• 6.1 本文工作总结64-65
• 6.2 未来研究展望65-66
• 参考文献66-69
• 附录A69-70
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果70-72
• 学位论文数据集72

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