超奈奎斯特WDM系統(tǒng)的調制與相干接收DSP技術研究.pdf

1、對光傳輸頻譜更深度地挖掘和更有效地利用是提升光通信系統(tǒng)傳輸容量的手段之一。對于波分復用（WDM）光傳輸系統(tǒng)，在調制階數(shù)不變的情況下，更密集的信道復用意味著傳輸頻譜利用率的提高，因此信道間隔小于碼元速率、傳輸速率超過奈奎斯特速率的超奈奎斯特WDM系統(tǒng)被提出并成為一個研究熱點。傳統(tǒng)的WDM系統(tǒng)調制方式應用于超奈奎斯特WDM系統(tǒng)中，在信道間隔小于碼元速率時會帶來較嚴重的信道間干擾（ICI），于是雙偏振正交雙二進制（DP-QDB）調制被用于超奈

2、奎斯特WDM系統(tǒng)中，其已調信號的窄頻譜帶寬優(yōu)勢可以降低系統(tǒng)ICI。對于DP-QDB接收信號的傳輸損傷和自身的碼間干擾（ISI）問題，采用相干接收及信號處理（DSP）技術是可行的解決方法。在DP-QDB相干接收機中采用怎樣的DSP方法，能夠盡量修復傳輸損傷和消除ISI影響，是目前需要研究的方面。而且，為對抗傳輸損傷和降低誤碼率，例如低密度奇偶校驗碼（LDPC）的信道編碼技術被引入到DP-QDB系統(tǒng)中，當接收端采用軟輸入軟輸出（SISO）譯

3、碼時，前端的比特檢測模塊需提供比特軟判決信息輸出，則像基于維特比最大似然序列檢測（VA-based MLSD）這樣的軟輸入硬輸出（SIHO）檢測算法已無法滿足要求，因而面臨使用DP-QDB信號的SISO檢測的問題。
　　DP-QDB調制在雙偏振正交相移鍵控（DP-QPSK）的IQ支路上添加了雙二進制整形過程，該整形過程可理解為I類部分響應脈沖整形濾波過程，目前的研究只局限于將I類部分響應脈沖整形技術與DP-QPSK調制相結合，應用

4、于超奈奎斯特WDM傳輸中。此外，超奈奎斯特WDM系統(tǒng)中調制方式的研究主要集中在四進制調制方式，而缺少更高階調制方式的應用，限制了超奈奎斯特WDM系統(tǒng)頻譜利用率的進一步提高。
　　針對以上問題，本文圍繞超奈奎斯特WDM系統(tǒng)的現(xiàn)有調制方式DP-QDB的相干接收DSP技術，以及適用于超奈奎斯特WDM系統(tǒng)的新型調制方式展開研究。
　　DP-QDB相干接收機的前端DSP模塊用于修復DP-QDB信號的傳輸損傷，文中給出了每個模塊的具體D

5、SP方法。在自適應均衡環(huán)節(jié)，分析了DP-QDB信號映射為DP-QPSK信號進行恒模算法（CMA）均衡的原因。在載波頻偏估計環(huán)節(jié)，分析比較了DP-QDB信號載波頻偏估計的兩種不同實施方法。對DP-QDB信號運用了基于4次方和快速傅里葉變換（FFT）的載波頻偏估計方法，并在此基礎上結合線性調頻Z 變換（CZT）進行估計方法的改進，當CZT點數(shù)為1024時可使估計誤差下降1個數(shù)量級。
　　面對需要提供比特軟信息的應用場合，DP

6、-QDB系統(tǒng)的比特檢測模塊有必要采用SISO檢測方法。傳統(tǒng)的最大值對數(shù)域最大后驗概率（Max-Log-MAP）算法和軟輸出維特比算法（SOVA）被運用于DP-QDB信號的SISO檢測中，同時又提出了一種新的適用于DP-QDB的SISO檢測方法——比特軟信息輸出置信傳播（BSO-BP）檢測。將三種SISO檢測方法置于無編碼和碼率為0.83的低密度奇偶校驗碼（LDPC）編碼的32GBaud DP-QDB系統(tǒng)中，在30GHz信道間隔下進行了仿

7、真對比分析。分析結果表明，雖然Max-Log-MAP檢測在三者中能取得最好的檢測效果，但BSO-BP檢測和SOVA檢測不像Max-Log-MAP檢測需要進行初始狀態(tài)歸位過程。在LDPC編碼DP-QDB系統(tǒng)中，當分塊長度等于100時，采用BSO-BP檢測的檢測譯碼方案與采用SOVA檢測的檢測譯碼方案比較，在誤比特率等于10-5下對光信噪比（OSNR）的要求降低2.61dB。
　　更高階調制方式的應用，可以進一步提高超奈奎斯特WDM系

8、統(tǒng)的頻譜利用率。本文結合I類部分響應脈沖整形技術和雙偏振十六進制正交振幅調制（DP-16QAM），提出了一種新的適用于超奈奎斯特WDM系統(tǒng)的十六進制調制方式——雙偏振正交雙四進制（DP-QDQ）調制。文中具體介紹了DP-QDQ調制原理，理論推導了DP-QDQ信號頻譜，仿真分析了DP-QDQ調制的性能及其在超奈奎斯特WDM傳輸中的應用表現(xiàn)。仿真結果表明，DP-QDQ可用于實現(xiàn)超奈奎斯特WDM傳輸，并且與奈奎斯特脈沖整形DP-16QAM相比