基于光频梳的相干光通信系统中联合载波恢复研究

发布时间：2022-02-14 23:17

　　当今信息时代,随着云计算的兴起,数据中心光互联将在整个网络中占有举足轻重的地位。目前,通信容量大、频谱效率高的相干光通信技术结合波分复用技术在长距离光通信中应用广泛,但是其结构较复杂、算法复杂度较高,不能满足短距离数据中心通信的要求。得益于光频梳优良的特性,如频率稳定、谱线相位相干性好、平坦度好等,用光频梳作相干光波分复用系统（WDM）的光源,有助于在接收端通过联合数字信号处理降低复杂度。将基于光频梳的相干光WDM系统用于短距离数据中心光互联是一个值得关注的研究方向,有希望在简化复杂度的同时满足日益增长的带宽需求。针对相干光通信数字信号处理算法,本文分别研究了载波频偏估计和载波相位恢复。一方面,本文介绍了三种已有的载波频偏估计算法,提出了一种新的基于FFT的低复杂度的两级频偏估计算法,并在数值仿真和实验中验证了算法的可行性和有效性。相比4th-FFT算法和FFT+CZT算法,本文提出的算法在估计精度相当的情况下,复杂度分别下降了80%和60%以上。另一方面,本文研究了Viterbi&Viterbi相位恢复算法和盲相位搜索算法（BPS）;在BPS算法基础上提出了基于切比雪夫误差距... 

【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

相干光通信系统框图

。2.3数字信号处理关键算法针对光信号传输过程中的信号损伤，在数字信号处理过程中一般需要进行以下操作，流程如图2-2所示。相干探测之后的信号经过采样量化编码，完成模数转换。采样信号首先需要进行预处理，作功率归一化和正交化；时钟同步之后进行色散补偿和非线性补偿，非线性补偿的典型算法是数字反向传输算法（DigitalBack-Propagation，DBP）[39]；紧接着解偏振和自适应信道均衡；在完成前置各种数字信号处理之后，剩下的就是载波损伤。载波恢复包括载波频偏估计和载波相位恢复两部分；最后进行判决和译码。图2-2DSP流程图

第二章相干光通信系统概述9输入信号X经过光纤传输后，输出信号Y可以表示为：CDYHX(2-5)由式（2-5）知，只需在频域将输出信号与传输函数的逆函数1CDH相乘，即可补偿色散，之后再用快速傅里叶逆变换（InverseFastFourierTransform，IFFT）将信号转换回时域。122exp2CDHjz(2-6)2.3.3均衡与偏振解复用PMD会使两个正交偏振态之间发生串扰。这类信号损伤一般通过自适应盲均衡算法（AdaptiveBlindEqualization）处理。偏振系统可以看作一个两输入两输出的系统。各种均衡算法在结构上都大同小异，主要为蝶形结构，如图2-3所示。图2-3蝶形滤波器结构图其中，wxx,wxy,wyy,wyx是四个有限冲激响应滤波器（FiniteImpulseResponse，FIR）。通过自适应均衡算法动态调整抽头系数。最经典的算法是恒模算法（ConstantModulusAlgorithm，CMA）[43]。CMA算法是1980年Godard提出的盲均衡算法，通过代价函数不断调整均衡器抽头系数以匹配信道。使用的代价函数Jk为：22JkEOutkR(2-7)其中，Outk为均衡器输出的信号；恒模R由输入信号Ink确定，是一个固定不变的值：42REInkEInk(2-8)


本文编号：3625446