下一代相干光通信系統(tǒng)的數字信號處理技術研究.pdf

1、相干光通信是目前主流的光傳輸技術。對比傳統(tǒng)的強度調制直接探測系統(tǒng)，相干光通信能夠探測完整的光場，從而可以利用更多承載信息的維度。為滿足日益增長的通信帶寬需求，提升通信容量，下一代相干光通信技術需要進一步提高光場的利用率。目前可用的傳輸波段幾乎被密集波分復用技術全部覆蓋，為獲得更大的容量，提升光場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制格式，如高階正交幅度調制;另一方面可以減小信號帶寬，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，它們對應的時域形狀在本文稱為窄帶寬脈沖波形。然而高階調制和窄帶寬脈沖波形的采用將會對現有的數字信號處理技術提出挑戰(zhàn)，現有的多數算法工作性能將會下降，甚至無法工作。本文從當前的相干光通信系統(tǒng)和數字信號處理技術出發(fā)，分時間同步、載波頻偏同步和載波相位同步三個部分，對采用高階調制和窄帶寬脈沖波形的下一代相干光通信系統(tǒng)接收機數字信號處理技術進行研究。
　　對時間同步算法的研究

3、分為幀同步和采樣相位同步兩個部分。在幀同步部分，提出一種新的算法，在保持估計精度的前提下，增強了對窄帶干擾的抵抗能力，該窄帶干擾是由發(fā)射機光調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，提出并推導了基于二階統(tǒng)計的4種經典算法的等效性;而在采用窄帶寬脈沖波形的系統(tǒng)中，無法直接使用這類基于二階統(tǒng)計的算法;本文提出一種基于非線性預處理的新型算法，在對信號進行適當的預處理后，再采用基于二階統(tǒng)計的算法獲得采樣同步。<

4、br>　　對載波頻偏同步算法的研究分為頻偏獲取和頻偏跟蹤兩個部分。在頻偏獲取部分，分析了經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處理的新型算法，能應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采樣相位估計的影響。
　　最后對載波相位同步算法進行了歸納。首先，提出將常用的算法統(tǒng)一到最大后驗概率估計的框架，并對最大后驗概率問題求解，獲得基于空間網格搜索的最優(yōu)解，和前饋近