100Gb-s PM-QPSK相干光接收機(jī)載波頻偏估計(jì)和相位恢復(fù)算法的研究.pdf

1、通信網(wǎng)絡(luò)中高速率業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，對(duì)現(xiàn)有的城域網(wǎng)絡(luò)及省際、國(guó)際骨干通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸帶寬提出了更高、更迫切的要求。從目前主流的10/40Gbps光傳輸技術(shù)向100Gb/s演進(jìn)成為光傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái)大量研究表明，相位調(diào)制及相干接收是最具前景的100Gb/s光傳輸方式。其中，采用相干接收技術(shù)的偏振復(fù)用QPSK（PM-QPSK）傳輸系統(tǒng)最被業(yè)界認(rèn)可。該系統(tǒng)的符號(hào)速率比比特率降低4倍，因此有較高的光譜利用率，且收發(fā)機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易

2、。此外，信道中的各種損傷，如色散、載波頻偏、相位偏移等導(dǎo)致的信號(hào)損傷，都能在接收機(jī)中通過(guò)電域的數(shù)字信號(hào)處理（DSP）來(lái)靈活地補(bǔ)償。對(duì)調(diào)相信號(hào)，載波與本振間的頻率和相位偏移會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生較大的相位失真，頻偏估計(jì)和相位恢復(fù)成為相干接收機(jī)中兩個(gè)重要的功能模塊。
　　 本文在國(guó)家863計(jì)劃課題“100Gb/s相干光傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究（2009AA01Z221）”資助下，對(duì)上述系統(tǒng)接收機(jī)載波頻偏和相位恢復(fù)算法展開(kāi)了深入研究，主要內(nèi)容如下：

3、r>　　 1.研究了PM-QPSK的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)研究了接收機(jī)DSP各組成模塊的功能，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了相干接收機(jī)后端Matlab仿真平臺(tái)。
　　 2.詳細(xì)分析了載波頻偏估計(jì)算法，設(shè)計(jì)了算法并行處理實(shí)施方案以解決現(xiàn)有硬件處理速率不足夠高的問(wèn)題，并仿真驗(yàn)證了方案的可行性。設(shè)計(jì)了四次方頻偏估計(jì)算法的并行結(jié)構(gòu)；提出了基于誤碼性能反饋的BA—PADE（BER-Aided Pre—decision—based Angle Differen

4、tialEstimator）算法，解決了傳統(tǒng)PADE要求初始頻偏設(shè)置與真實(shí)頻偏接近的問(wèn)題；提出了基于PADE的并行處理算法—分組 PADE（Grouped—PADE）。所設(shè)計(jì)方案均通過(guò)系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了可行性。
　　 3.詳細(xì)分析了載波相位恢復(fù)算法，為采用現(xiàn)有FPGA或DSP實(shí)現(xiàn)100Gb/s級(jí)信號(hào)處理，設(shè)計(jì)了載波相位恢復(fù)并行處理方案并仿真驗(yàn)證了方案的可行性。設(shè)計(jì)了基于Viterbi—Viterbi的優(yōu)化算法及其并行處理結(jié)構(gòu)，將其同