光通信中量子接收機(jī)的理論與初步實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在經(jīng)典光通信系統(tǒng)中，由于受到散粒噪聲的影響，通信系統(tǒng)接收機(jī)性能存在著經(jīng)典極限——標(biāo)準(zhǔn)量子極限(standard quantum limit，SQL)。近年來(lái)，隨著量子信息技術(shù)的發(fā)展，利用光的量子特性設(shè)計(jì)新型的光接收機(jī)方案逐漸引起學(xué)術(shù)界的關(guān)注。這是因?yàn)?，采用量子探測(cè)和測(cè)量的技術(shù)可以獲取之前使用經(jīng)典探測(cè)所不能獲得的信息。這種方案可以讓系統(tǒng)的性能突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限，從而獲得經(jīng)典檢測(cè)方案所不能達(dá)到的更低的誤碼率和更高的信道容量。當(dāng)前對(duì)量子接收機(jī)的

2、研究進(jìn)展還比較緩慢，尚停留在理論研究和初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段，仍然有許多值得研究的理論和實(shí)驗(yàn)課題。
　　在本論文中，我們首先回顧一下自上個(gè)世紀(jì)六十年代量子接收機(jī)只提出以來(lái)的研究進(jìn)展，然后就以下三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入探究:
　　1.QAM信號(hào)量子接收機(jī)理論研究。到目前為止，二元調(diào)制和相位調(diào)制(PSK)方案的量子接收機(jī)，國(guó)際上已經(jīng)有較多的研究人員關(guān)注，也取得了很多具有突破意義的成果。但是對(duì)于更高階調(diào)制的QAM信號(hào)，研究人員關(guān)注的還較少。本文

3、將目前幾種接收機(jī)方案推廣到QAM信號(hào)，對(duì)QAM信號(hào)的量子接收機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的研究。這些接收機(jī)包括Bondurant接收機(jī)、自適應(yīng)分區(qū)檢測(cè)接收機(jī)和混合接收機(jī)等三種接收機(jī)方案。通過(guò)對(duì)三種接收機(jī)方案進(jìn)行對(duì)比，可以為工程上可實(shí)現(xiàn)的量子接收機(jī)方案設(shè)計(jì)提供參考。
　　2.二元調(diào)制多符號(hào)信號(hào)條件歸零接收機(jī)理論研究。相比于對(duì)單個(gè)符號(hào)的檢測(cè)方案，采用聯(lián)合檢測(cè)思想的條件歸零接收機(jī)更具有研究?jī)r(jià)值。在本文中，我們將條件歸零接收機(jī)的方案應(yīng)用到多脈沖脈沖位置調(diào)制

4、(MPPM)、編碼后的OOK調(diào)制、編碼后的BPSK調(diào)制信號(hào)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)接收機(jī)接收策略的優(yōu)化，我們將接收機(jī)的誤碼率降低到經(jīng)典檢測(cè)方案的標(biāo)準(zhǔn)量子極限以下。
　　3.量子接收機(jī)初步實(shí)驗(yàn)研究。作為初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作，本文對(duì)BPSK的Kennedy接收機(jī)，進(jìn)行初步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同的系統(tǒng)效率的情況下，我們的Kennedy接收機(jī)性能能夠突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限。這是國(guó)內(nèi)首次從實(shí)驗(yàn)上初步驗(yàn)證了量子接收機(jī)的理論。通過(guò)替換發(fā)射端的態(tài)