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基于短距离光通信系统的新型调制格式的研究

基于短距离光通信系统的新型调制格式的研究

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作者：张方流湖南大学

学位级别：硕士

近年来,云计算,IPTV和高清电视等高速服务的快速发展进一步提高了对短距离光接入网带宽的要求。对于短距离光通信系统而言,长距离光通信系统中常用的相干检测系统复杂度高,相对比较昂贵,而强度调制-直接检测(IM-DD)技术更适用于短距离... 详细信息

近年来,云计算,IPTV和高清电视等高速服务的快速发展进一步提高了对短距离光接入网带宽的要求。对于短距离光通信系统而言,长距离光通信系统中常用的相干检测系统复杂度高,相对比较昂贵,而强度调制-直接检测(IM-DD)技术更适用于短距离光通信系统。同时,为了满足人们日益增长的宽带业务需求,在带宽受限的IM-DD系统中使用的调制格式必须具备更高的频谱效率。本文基于光纤和可见光的短距离IM-DD通信系统,对具有高频谱效率的新型调制格式进行了研究,主要开展的工作如下:1.在基于直接调制激光器(DML)的IM-DD光纤通信系统中,提出并验证了一种自适应脉冲幅度调制格式APAM。APAM将信道分成两个子信道使得两路PAM信号在频域上进行复用,并可根据信道响应特性调整两路PAM的映射阶数,实现误码率(BER)性能和频谱效率的优化。该调制格式具有较高频谱效率,在接收端采用低复杂度的频域均衡技术,同时结合符号内频域平均(ISFA)算法的训练序列辅助信道估计来提高信道估计的准确度。通过对两种传输速率(20Gbps,24Gbps)的8/4-APAM信号在基于DML的IM-DD光纤通信系统中进行实验验证,实验结果表明,频谱效率高达5bit/s/Hz的8/4-APAM信号经过20公里单模光纤传输,其BER可以达到前向纠错编码软判决门限值2.4×10-2以下。2.提出了一种基于可变速率低密度奇偶校验码(LDPC)预编码的光载APAM传输系统,并在IM-DD光纤通信系统中进行了实验验证。实验结果表明,经过20公里单模光纤传输,当BER为3.8×10-3时,与无LDPC预编码相比,87.5%和75%的LDPC编码速率可以使得系统的接收灵敏度分别提高2.76dB和4.17dB。3.基于低成本的DML和蓝光激光二极管(LD),结合正交脉冲幅度与离散多音调制(O-PAM-DMT)提出一种光纤-激光可见光混合通信系统。该系统整合了光纤接入和激光可见光通信的优点。同时,O-PAM-DMT有效降低了传统DMT存在的高峰值平均功率比,明显改善了系统的传输性能。实验结果表明,经过20公里单模光纤和5-m自由空间传输,当BER为1×10-3时,三种具有不同PAM比例的O-PAM-DMT信号相对DMT接收灵敏度可以分别提高0.4dB,1.4dB和2.7dB。

关键词：短距离光通信强度调制直接检测自适应脉冲幅度调制低密度奇偶校验码混合光通信系统正交脉冲幅度与离散多音调制

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