下一代相干光通信系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)研究.pdf

1、相干光通信是目前主流的光傳輸技術(shù)。對(duì)比傳統(tǒng)的強(qiáng)度調(diào)制直接探測(cè)系統(tǒng)，相干光通信能夠探測(cè)完整的光場(chǎng)，從而可以利用更多承載信息的維度。為滿足日益增長(zhǎng)的通信帶寬需求，提升通信容量，下一代相干光通信技術(shù)需要進(jìn)一步提高光場(chǎng)的利用率。目前可用的傳輸波段幾乎被密集波分復(fù)用技術(shù)全部覆蓋，為獲得更大的容量，提升光場(chǎng)頻譜利用率成為主要途徑之一。為提高頻譜利用率，一方面可以采用高階調(diào)制格式，如高階正交幅度調(diào)制;另一方面可以減小信號(hào)帶寬，如采用奈奎斯特及超奈奎斯

2、特波形，這兩種波形是目前被廣泛研究的具有高頻譜效率的窄帶寬波形，它們對(duì)應(yīng)的時(shí)域形狀在本文稱為窄帶寬脈沖波形。然而高階調(diào)制和窄帶寬脈沖波形的采用將會(huì)對(duì)現(xiàn)有的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)提出挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的多數(shù)算法工作性能將會(huì)下降，甚至無(wú)法工作。本文從當(dāng)前的相干光通信系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)出發(fā)，分時(shí)間同步、載波頻偏同步和載波相位同步三個(gè)部分，對(duì)采用高階調(diào)制和窄帶寬脈沖波形的下一代相干光通信系統(tǒng)接收機(jī)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行研究。
　　對(duì)時(shí)間同步算法的研究

3、分為幀同步和采樣相位同步兩個(gè)部分。在幀同步部分，提出一種新的算法，在保持估計(jì)精度的前提下，增強(qiáng)了對(duì)窄帶干擾的抵抗能力，該窄帶干擾是由發(fā)射機(jī)光調(diào)制器有限消光比造成的，從而降低了系統(tǒng)發(fā)射端的硬件要求。在采樣相位同步部分，提出并推導(dǎo)了基于二階統(tǒng)計(jì)的4種經(jīng)典算法的等效性;而在采用窄帶寬脈沖波形的系統(tǒng)中，無(wú)法直接使用這類基于二階統(tǒng)計(jì)的算法;本文提出一種基于非線性預(yù)處理的新型算法，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后，再采用基于二階統(tǒng)計(jì)的算法獲得采樣同步。<

4、br>　　對(duì)載波頻偏同步算法的研究分為頻偏獲取和頻偏跟蹤兩個(gè)部分。在頻偏獲取部分，分析了經(jīng)典算法在窄帶寬脈沖波形情況下的工作情況;在頻偏跟蹤部分，提出一種基于非線性預(yù)處理的新型算法，能應(yīng)用于窄帶寬脈沖波形系統(tǒng)，由于工作于采樣相位同步之前，該算法能夠消除頻偏對(duì)采樣相位估計(jì)的影響。
　　最后對(duì)載波相位同步算法進(jìn)行了歸納。首先，提出將常用的算法統(tǒng)一到最大后驗(yàn)概率估計(jì)的框架，并對(duì)最大后驗(yàn)概率問(wèn)題求解，獲得基于空間網(wǎng)格搜索的最優(yōu)解，和前饋近