相干光通信系統(tǒng)的采樣時鐘恢復和自適應信道均衡算法研究.pdf

1、相干光通信作為能夠實現(xiàn)長距離和大容量通信的新一代通信技術，已經(jīng)受到了人們的廣泛關注。隨著高階調制格式信號的產生和偏振復用技術的實現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的直接探測方式，相干光通信系統(tǒng)體現(xiàn)出了其高頻譜利用率和大的通信容量的巨大優(yōu)勢。與此同時，高速數(shù)模轉換器(ADC，Analog to Digital Converter)的發(fā)展也日趨成熟，相干光通信系統(tǒng)的數(shù)字信號處理算法也得到了廣泛的研究。在接收端，利用數(shù)字信號處理(DSP，DigitalSigna

2、l Processing)算法，能夠在電域內對采樣的數(shù)字信號進行色散、光纖非線性效應和相位噪聲等干擾的補償，避免使用如色散補償光纖等物理設備，從而可以降低成本。本文主要總結了相干光通信系統(tǒng)的實現(xiàn)原理，并且重點研究了數(shù)字信號處理算法模塊的時鐘相位恢復和自適應信道均衡部分。研究工作和創(chuàng)新點可歸納為:
　　1)本文總結了相干光通信系統(tǒng)，從發(fā)射機的信號調制、光纖信道的影響因素到接收端相干探測的實現(xiàn)原理。發(fā)射端重點分析了調制器的理論原理，并

3、提出了一種基于單驅動調制器的偏振復用的16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)信號的產生方式。
　　2)本文總結了三種主流的采樣時鐘恢復算法。從理論公式推導了三種算法的實現(xiàn)過程，提出和證明了三種算法在數(shù)學公式上的等效性的結論。我們研究發(fā)現(xiàn)兩種基于兩倍采樣率的算法在頻域表達式上是等效的，基于頻域插值得到的四倍采樣率的算法的表達式與其他兩種算法也是等效的。通過仿真數(shù)據(jù)，比較了三種算法的性能表現(xiàn)，驗證

4、了我們理論。
　　3)在光學平臺設計了10G Baud/s QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)信號的相干光通信系統(tǒng)，并且通過實時示波器得到了若干組采樣的實驗數(shù)據(jù)，在PC(Personal Computer)端通過DSP算法在matlab平臺對數(shù)據(jù)進行離線處理，進一步驗證了我們提出的三種算法等效性的結論。
　　4)本文總結了經(jīng)典的偏振解復用的自適應信道均衡算法。從理論公式上推導了恒模算法（C

5、MA, Constant Modulus Algorithm）的原理，提出了兩種基于CMA的改進的均衡算法。改進的MCMA(Modified Constant Modulus Algorithm)算法和級聯(lián)的MCMMA（Modified Cascaded Multi-Modulus Algorithm）算法，能夠同時實現(xiàn)信道盲均衡和載波相位恢復。仿真表明，我們提出的改進MCMMA算法有更快的收斂速度、更低的穩(wěn)態(tài)誤差和更好的誤碼特性，適合