超100G光传输高级调制解调和概率星座整形技术研究
发布时间：2021-11-28 14:56
随着5G网络即将大规模商用的大背景下,互联网流量将持续爆增,采用强度调制、直接检测的光通信系统已经不堪负荷,与数字信号处理技术相结合的高阶调制格式成为新的发展方向。这一方案能够大幅提升频谱效率和传输距离,从而能够满足日益增长的流量需求。在实际功率受限的通信系统中,概率星座整形技术可以在不影响编码调制性能和不扩展频谱占用率的前提下,提升系统容量、优化传输信号对非线性效应的容忍度,进一步提升接收端的误码性能,降低对光信噪比（OSNR）容限要求,增大信号传输距离。在此基础上,本文围绕超100G高级调制解调技术、高速光通信中的数字信号处理技术和高阶正交幅度调制（QAM）调制中的概率星座整形技术展开理论和实验研究,主要研究工作及成果如下:（1）研究了高级调制解调的基本原理,就正交幅度调制等高阶调制的调制解调原理展开分析,并深度剖析了光相干探测的原理和光相干接收机的工作机制。针对400Gbit/s光传输系统的调制方案,对基于Nyquist WDM系统的四载波PM-QPSK、双载波PM-QPSK、双载波PM-16QAM和单载波PM-16QAM这四种400Gbit/s传输方案进行技术对比研究,分析不同...
【文章来源】：武汉邮电科学研究院湖北省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
内调制原理
2.1.2 相位调制格式调制与解调 1.DPSK 产生与解调 差分编码作为相位调制的主要手段，其优势在于差分编码通过前后两码元之间的多种相位差传递信号，有效降低解调时的误判概率。此外，在光通信系统中光信号的相位无时无刻不在变化，差分编码恰好解决了相位偏移的困扰。 相位调制使用后向一比特延时异或的差分编码，如式（2-14）所示，差分编码结构示意图如图 2-6(a)。 = ⊕ 1 (2-14)
武汉邮电科学研究院硕士学位论文18频率啁啾，缺少可靠的驱动电压来满足π相位偏移苛刻的稳定性需求。（2）马赫曾德尔调制器推挽模式：能够固定输出0和π相位的信号，有助于接收机的门限判决，但是MZM的结构比相位调制器更加复杂，还需要工作时偏置点保持恒定，而且在切换输出相位时光强会通过Null点，导致发射机输出的光功率产生跳变，从而降低抗非线性效应的能力。当前的直接探测无法探测到光载波的相位信息，需要在光域同时完成解码与解调：（1）解码：利用马赫-曾德尔延迟干涉仪（Mach-ZehnderDelayInterferometer）完成前向一比特延迟异或的差分解码。（2）解调：利用相干接收机将信号光与本振光的相互干涉，完成相位信息到强度信息的转换。此后光电二极管（Photo-Diode，PD）即可探测接收到光相位信息。基于两个3dB耦合器构成的马赫-曾德尔延迟干涉仪，结构如图2-7所示。上下两臂之间有一段有助于DPSK解调的T延时。同时谐振峰可以通过调整上下臂之间的相位差来移动。图2-7马赫-曾德尔延迟干涉仪结构图马赫-曾德尔延迟干涉仪的传输矩阵如式(2-16)所示，[，1，2]=[√√1√1√][2(0)00Φ][√√1√1√][0](2-16)上式(2-16)中为3dB耦合器的耦合系数。马赫-曾德尔延迟干涉仪有两个输出端口，相干相长端与相干相消端，传输函数的频谱图如图2-8所示。ΦTEinEout，1Eout，2
【参考文献】：
期刊论文
[1]400 Gbit/s WDM传输技术及标准化进程[J]. 李俊杰,杨玉森. 邮电设计技术. 2018(06)
[2]400G技术发展及应用部署考虑[J]. 沈世奎,郑波,王硕,赵春旭. 邮电设计技术. 2018(04)
[3]一种基于恒模算法改进的光相位均衡技术[J]. 关浩,朱耀麟. 光学与光电技术. 2016(02)
[4]适用于BICM-ID系统的星座成形方法[J]. 李琪,周林,张博,白宝明. 通信学报. 2015(06)
[5]高速相干光通信中的多符号差分检测技术研究[J]. 李炜,金鑫,党倩,汪文晋,廖伟,高冠军. 光通信研究. 2015(03)
[6]相干光通信中基于QPSK调制的光锁相环分析[J]. 吕曦光,王磊,徐东明,刘伟丽,马静芳. 长春理工大学学报(自然科学版). 2013(Z2)
硕士论文
[1]多模盲均衡算法的稳态性能研究[D]. 马丽萍.大连海事大学 2018
[2]索引调制OFDM系统链路自适应技术研究与仿真[D]. 刘晓波.电子科技大学 2017
[3]高阶调制光传输系统中多级编码调制技术研究与设计[D]. 琚琛.北京邮电大学 2017
[4]QAM光信号相干检测载波相位恢复的研究[D]. 富宇.北京交通大学 2015
本文编号：3524632
【文章来源】：武汉邮电科学研究院湖北省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
内调制原理
2.1.2 相位调制格式调制与解调 1.DPSK 产生与解调 差分编码作为相位调制的主要手段，其优势在于差分编码通过前后两码元之间的多种相位差传递信号，有效降低解调时的误判概率。此外，在光通信系统中光信号的相位无时无刻不在变化，差分编码恰好解决了相位偏移的困扰。 相位调制使用后向一比特延时异或的差分编码，如式（2-14）所示，差分编码结构示意图如图 2-6(a)。 = ⊕ 1 (2-14)
武汉邮电科学研究院硕士学位论文18频率啁啾，缺少可靠的驱动电压来满足π相位偏移苛刻的稳定性需求。（2）马赫曾德尔调制器推挽模式：能够固定输出0和π相位的信号，有助于接收机的门限判决，但是MZM的结构比相位调制器更加复杂，还需要工作时偏置点保持恒定，而且在切换输出相位时光强会通过Null点，导致发射机输出的光功率产生跳变，从而降低抗非线性效应的能力。当前的直接探测无法探测到光载波的相位信息，需要在光域同时完成解码与解调：（1）解码：利用马赫-曾德尔延迟干涉仪（Mach-ZehnderDelayInterferometer）完成前向一比特延迟异或的差分解码。（2）解调：利用相干接收机将信号光与本振光的相互干涉，完成相位信息到强度信息的转换。此后光电二极管（Photo-Diode，PD）即可探测接收到光相位信息。基于两个3dB耦合器构成的马赫-曾德尔延迟干涉仪，结构如图2-7所示。上下两臂之间有一段有助于DPSK解调的T延时。同时谐振峰可以通过调整上下臂之间的相位差来移动。图2-7马赫-曾德尔延迟干涉仪结构图马赫-曾德尔延迟干涉仪的传输矩阵如式(2-16)所示，[，1，2]=[√√1√1√][2(0)00Φ][√√1√1√][0](2-16)上式(2-16)中为3dB耦合器的耦合系数。马赫-曾德尔延迟干涉仪有两个输出端口，相干相长端与相干相消端，传输函数的频谱图如图2-8所示。ΦTEinEout，1Eout，2
【参考文献】：
期刊论文
[1]400 Gbit/s WDM传输技术及标准化进程[J]. 李俊杰,杨玉森. 邮电设计技术. 2018(06)
[2]400G技术发展及应用部署考虑[J]. 沈世奎,郑波,王硕,赵春旭. 邮电设计技术. 2018(04)
[3]一种基于恒模算法改进的光相位均衡技术[J]. 关浩,朱耀麟. 光学与光电技术. 2016(02)
[4]适用于BICM-ID系统的星座成形方法[J]. 李琪,周林,张博,白宝明. 通信学报. 2015(06)
[5]高速相干光通信中的多符号差分检测技术研究[J]. 李炜,金鑫,党倩,汪文晋,廖伟,高冠军. 光通信研究. 2015(03)
[6]相干光通信中基于QPSK调制的光锁相环分析[J]. 吕曦光,王磊,徐东明,刘伟丽,马静芳. 长春理工大学学报(自然科学版). 2013(Z2)
硕士论文
[1]多模盲均衡算法的稳态性能研究[D]. 马丽萍.大连海事大学 2018
[2]索引调制OFDM系统链路自适应技术研究与仿真[D]. 刘晓波.电子科技大学 2017
[3]高阶调制光传输系统中多级编码调制技术研究与设计[D]. 琚琛.北京邮电大学 2017
[4]QAM光信号相干检测载波相位恢复的研究[D]. 富宇.北京交通大学 2015
本文编号：3524632
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