高頻譜效率頻分復用(SEFDM)在光纖通信系統(tǒng)中的應用.pdf

1、現(xiàn)代社會人們對大數(shù)據(jù)量的互聯(lián)網(wǎng)應用,例如語音、視頻、游戲等的需求高速增長給光通信系統(tǒng)的頻帶利用率帶來很大的壓力。為了滿足這一高速的增長,無論是長途大容量的光傳輸還是短距離接入光網(wǎng)絡,大量的研究工作集中在提升系統(tǒng)頻譜效率上。已有的研究成果中,光頻分正交復用技術(OFDM)和奈奎斯特單載波技術(NWDM)是主要的兩個被看好作為未來光傳輸系統(tǒng)主流技術的候選者。這兩種技術都是在保證正交性(遵守奈奎斯特定律,使系統(tǒng)遠離子載波間干擾和相鄰信道間干擾

2、)前提下達到頻譜效率的最高應用。但是在這一前提的限制下,提升譜效率的唯一方法就是增加調制階數(shù),而高階調制系統(tǒng)會對鏈路中的噪聲及非線性效應非常敏感。因此通過放松對正交性的保持來獲得更高的譜效率越來越受到學術界的關注。在無線通信系統(tǒng)中,有一種高頻譜效率頻分復用(SEFDM)技術可以進一步提升OFDM系統(tǒng)的譜效率。它通過放棄保證子載波之間的正交性,使得相鄰子載波靠的更近,從而達到提升譜效率的作用。鑒于SEFDM技術在提升譜效率方面的優(yōu)勢,本論

3、文將研究該技術在光纖通信領域的應用,并從直檢系統(tǒng)和相干系統(tǒng)兩個方向分別實現(xiàn)該技術在光通信系統(tǒng)中的傳輸與解調。
　　本文有兩個主要的研究方向:1)研究SEFDM算法的譯碼器,使其不僅能有非常良好的恢復數(shù)據(jù)的性能,同時復雜度相對較低。2)研究針對光SEFDM系統(tǒng)適用的信道相應、相位噪聲等損傷參量的補償算法。雖然SEFDM具有很好的提升譜效率的能力,但是非正交帶來的強烈的子載波間干擾為解調算法帶來巨大挑戰(zhàn)。本文在結合前人對SEFDM信號

4、檢測算法研究的基礎上,提出了聯(lián)合迭代算法(ID)和固定球面算法(FSD)的混合解調算法。該方法可以在一個固定相對較低的算法復雜度情況下獲得良好的BER性能;另外,SEFDM算法子載波非正交的特性也導致傳統(tǒng)適用于光OFDM系統(tǒng)的信道響應、相位噪聲等損傷參量的補償算法不再適用。因此,根據(jù)SEFDM數(shù)據(jù)的特點,本文提出了基于時域上的信道估計和相位噪聲估計算法。為驗證所提出的譯碼器算法和信道、相噪補償算法的性能,我們利用 VPI和Matlab聯(lián)

5、調仿真軟件搭建了光單邊帶直檢 SEFDM通信系統(tǒng)和相干光SEFDM通信系統(tǒng)仿真平臺,以實現(xiàn)上述算法的仿真理論分析。
　　同時,本文首次在實際的離線光直檢帶邊帶實驗系統(tǒng)上驗證了傳輸80km單模光纖的10G/b4QAM-SEFDM信號可以在微小的性能代價下提升光頻譜的利用率。其中特別的是,在壓縮20％的頻譜帶寬后,光4QAM-SEFDM系統(tǒng)與同等速率的4QAM-OFDM系統(tǒng)BER性能近似相同,且相比同速率的8QAM-OFDM系統(tǒng)OSN