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高速FTN传输系统的DSP算法研究

高速FTN传输系统的DSP算法研究

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作者：谭伊璇广西大学

学位级别：硕士

随着移动互联网、云计算等技术的发展,人们对高速率以及大容量光传输系统的需求不断增加,在系统光信噪比受限的情况下,超奈奎斯特(Faster-than-Nyquist,FTN)技术可以有效地提高通信容量,是高速光纤通信系统的研究热点之一。FTN信号在光... 详细信息

随着移动互联网、云计算等技术的发展,人们对高速率以及大容量光传输系统的需求不断增加,在系统光信噪比受限的情况下,超奈奎斯特(Faster-than-Nyquist,FTN)技术可以有效地提高通信容量,是高速光纤通信系统的研究热点之一。FTN信号在光纤传输过程中会受到各种信道损伤影响,因此,在发送和接收端需要数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)技术对受损信号进行更有效的均衡和补偿。FTN引入的码间干扰(Inter-Symbol Interference,ISI)使得信号在星座图上分布凌乱,甚至进入其他象限;而采用高阶调制格式的FTN系统,如FTN-16QAM系统,对信道损伤更为敏感,导致传统的DSP均衡算法在该系统中的性能大大降低,甚至导致某些算法失效。针对上述问题,本文搭建PDM-FTN-16QAM光纤通信仿真系统,分析FTN系统中的信道损伤,在原有的光纤损伤模型上增加FTN引入的ISI,对用于均衡Nyquist系统中各种损伤的DSP算法进行改进,设计基于逐点消除自适应预均衡的DSP算法系统和二阶导频辅助DSP算法系统。主要研究工作如下:(1)本文提出一种改进的逐点消除自适应预均衡算法,该算法可以在发送端有效的去除FTN引起的ISI,减轻接收端的计算复杂度,并且可根据码字实时更新滤波器抽头系数,解决了原算法计算量和存储量较大的问题。其次,为了同时均衡FTN技术引入的ISI和信道传输损伤,设计基于逐点消除自适应预均衡的DSP算法系统,记为PRE-DSP,该算法系统包括改进的逐点消除自适应预均衡算法和均衡光纤信道损伤的DSP算法模块。结果表明,PRE-DSP能够在不同α下,有效消除ISI和均衡信道损伤;在α≥0.8时,线宽容忍度均大于7×10。(2)本文提出一种二阶导频辅助载波相位恢复算法,即PA-Viterbi-ML算法,并设计基于PA-Viterbi-ML算法的DSP算法系统,称为二阶导频辅助DSP算法系统,记为TPA-DSP,该算法系统利用导频实现载波恢复、偏振解复用等功能。仿真实验证明,在牺牲约1.7%带宽的前提下,PA-Viterbi-ML算法可以有效地克服FTN引入的ISI,较精确地估计出信号受到的相位噪声;当α=0.833时,该算法线宽容忍度为5×10。在Mazo极限内,TPA-DSP能够有效均衡PDM-FTN-16QAM系统中的信道损伤;当α=0.833时,该算法的线宽容忍度为6×10。

关键词：相干光通信超奈奎斯特数字信号处理预均衡算法导频辅助算法

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