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基于恒幅零自相关序列的相干光正交频分复用系统定时同步算法

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中国激光 2019年第4期46卷 265-270页

作者：许彦朋刘剑飞曾祥烨卢嘉吴雪琪河北工业大学电子信息工程学院天津300401 天津市电子材料与器件重点实验室天津300401

提出了一种基于恒幅零自相关(CAZAC)序列的定时同步算法。该算法的CAZAC训练序列由4部分构成,分为6个定时窗口,利用序列的共轭对称和偶对称特性进行相关运算,通过6个窗口相乘得到定时度量函数。仿真结果表明,利用所提算法可获得具有唯... 详细信息

提出了一种基于恒幅零自相关(CAZAC)序列的定时同步算法。该算法的CAZAC训练序列由4部分构成,分为6个定时窗口,利用序列的共轭对称和偶对称特性进行相关运算,通过6个窗口相乘得到定时度量函数。仿真结果表明,利用所提算法可获得具有唯一脉冲状峰值的定时度量函数曲线,消除了定时平台以及旁瓣干扰。同时,在信噪比和色散较大的变化范围内,所提算法仍具有较好的定时稳定性。

关键词：光通信光纤通信相干光正交频分复用定时同步恒幅零自相关序列

大线宽相干光正交频分复用系统中盲相位噪声补偿

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光学学报 2017年第1期37卷 82-91页

作者：任宏亮康少源卢瑾郭淑琴覃亚丽胡卫生浙江工业大学信息工程学院光纤通信与信息工程研究所浙江杭州310023 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

基于大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,提出了一种可以有效克服符号判决错误的盲载波间干扰(ICI)相位噪声补偿算法。使用该算法之前,先使用无迭代盲(IFB)算法对公共相位误差(CPE)的相位噪声进行补偿。该算法采用了形式简单的代价... 详细信息

基于大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,提出了一种可以有效克服符号判决错误的盲载波间干扰(ICI)相位噪声补偿算法。使用该算法之前,先使用无迭代盲(IFB)算法对公共相位误差(CPE)的相位噪声进行补偿。该算法采用了形式简单的代价函数,可大幅减小计算复杂度。该ICI相位噪声补偿算法包括粗略ICI和精细ICI相位噪声补偿两个阶段,先使用平均能量盲(Avg-BL)算法进行粗略ICI相位噪声补偿,再使用公共相位误差分割补偿(CPEC)算法进行精细ICI相位噪声补偿。该CPEC算法对粗略ICI相位噪声补偿后的频域数据进行判决,再将每个接收到的正交频分多路复用(OFDM)时域符号分割为一定数目的亚符号,从而求出每个亚符号中相位噪声的近似平均值。Avg-BL算法有效解决了CPEC算法中的符号判决错误传播问题;CPEC算法在时域OFDM亚符号分割数目较大的情况下,对ICI相位噪声具有较好的补偿效果。对50Gbit/s CO-OFDM系统在传输距离为100km的情况进行了仿真,仿真结果表明,与Avg-BL算法和CPEC算法等ICI相位噪声算法相比,所提算法具有较好的相位噪声补偿效果,且具有较高的频谱利用率。在该算法中,选择合适的时域OFDM亚符号分割数目,可取得较好的补偿效果,且算法复杂度并未显著增加。

关键词：光通信相干光正交频分复用相位噪声公共相位误差载波间干扰亚符号

相干光正交频分复用系统中带内OSNR的监测技术研究

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相干光正交频分复用系统中带内OSNR的监测技术研究

作者：张良俊华中科技大学

学位级别：硕士

随着人们对通信容量的要求越来越高,传统的单载波光纤通信技术已经无法满足人们的需求。基于相干正交频分复用(OFDM)的多载波技术以其高频谱效率、良好的抗色散和偏振模色散等优点受到了学者们的广泛关注。对于先进高速光纤通信系统,光... 详细信息

随着人们对通信容量的要求越来越高,传统的单载波光纤通信技术已经无法满足人们的需求。基于相干正交频分复用(OFDM)的多载波技术以其高频谱效率、良好的抗色散和偏振模色散等优点受到了学者们的广泛关注。对于先进高速光纤通信系统,光性能监测(OPM)也变得尤为重要,准确的光性能监测能更有效的管理整个通信系统。光信噪比(OSNR)作为光性能监测中最重要的参数之一直接决定了接收端误码率的大小,准确的监测OSNR有助于优化链路和分析故障。随着可重构光分叉复用器(ROADM)的引入以及信号频谱间隔越来越窄,传统带外OSNR监测方法已经不再准确,我们需要进一步研究低成本的带内OSNR监测方案。本文就相干OFDM光纤通信系统进行了光信噪比监测研究工作,主要成果如下:1.提出一种基于相干混频的带内OSNR监测方案,对监测方案的原理进行了理论推导,并通过仿真和实验验证了该方案的可行性。仿真和实验结果都表明在10d B到25d B的动态范围内,OSNR的监测误差在0.5d B以内,且对色散和偏振模色散不敏感。2.提出一种基于训练序列的带内OSNR监测方案,该方案可以实现对于偏振复用相干OFDM系统每个偏振态的OSNR监测。通过Matlab和VPI搭建了偏振复用OFDM仿真平台,并对提出的OSNR监测方案进行了仿真验证。仿真结果表明在12d B到30d B的动态范围内,OSNR的监测误差在0.5d B以内,且对色散、偏振模色散、偏振相关损耗和激光器线宽不敏感。本论文的创新工作主要是基于相干OFDM系统提出了两种新型带内OSNR监测方案,其中基于相干混频的带内OSNR监测方案可以有效降低监测成本,基于训练序列的带内OSNR监测方案可以实现偏振复用OFDM系统的实时OSNR监测。

关键词：光性能监测光信噪比监测相干光正交频分复用相干混频训练序列

中间链路光学相位共轭补偿相干光正交频分复用系统的光纤非线性损伤

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中国激光 2012年第B6期39卷 206-211页

作者：刘学君栾海英戴波蓝波北京石油化工学院信息工程学院北京102617 北京机械工业自动化研究所流体传动与汽车装备技术工程研究中心北京100120

由于相干光正交频分复用（CO—OFDM）系统具有很高的峰均功率比（PAPR）以及非常近的子载波间隔，使得光纤非线性损伤成为系统的决定因素。提出中间位置光学相位共轭（OPC）补偿算法补偿CO—OFDM的Kerr损伤，由于OPC两端链路对称，可以... 详细信息

由于相干光正交频分复用（CO—OFDM）系统具有很高的峰均功率比（PAPR）以及非常近的子载波间隔，使得光纤非线性损伤成为系统的决定因素。提出中间位置光学相位共轭（OPC）补偿算法补偿CO—OFDM的Kerr损伤，由于OPC两端链路对称，可以最大限度地保证满足补偿条件，具有很好的非线性补偿效果。而且无链路色散补偿和有链路色散补偿系统均适用。该算法能使单信道40Gb／sCO—OFDM的最大Q因子提高3dB，非线性阈值提高4dB；波分复用（WDM）系统的最大Q因子能提高1．1dB，非线性阈值提高1dB。

关键词：光通信相干光正交频分复用光纤非线性损伤光学相位共轭

基于相干光正交频分复用的WDM传输系统及其性能分析(英文)

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量子电子学报 2013年第3期30卷 378-384页

作者：张帅白成林罗清龙张占强贺菲菲聊城大学物理科学与信息工程学院山东聊城252059 山东省光通信科学与技术重点实验室山东聊城252059

相干光正交频分复用(CO-OFDM)由于其良好的传输性能成为近年来光传输领域的研究热点,波分复用技术可以在光纤中通过增加并行波长的数量来提高系统的容量,将CO-OFDM和WDM技术结合,可以构造出高速率、大容量、低成本的光传输网络。首先对... 详细信息

相干光正交频分复用(CO-OFDM)由于其良好的传输性能成为近年来光传输领域的研究热点,波分复用技术可以在光纤中通过增加并行波长的数量来提高系统的容量,将CO-OFDM和WDM技术结合,可以构造出高速率、大容量、低成本的光传输网络。首先对基于CO-OFDM的WDM传输系统的理论模型和基本原理进行了研究,对基于CO-OFDM的100Gb/s×32-信道WDM传输系统进行了仿真分析。并研究了该系统的传输性能。结果表明:在没有任何光纤的色散及非线性补偿的情况下,当信号速率为3.2 Tb/s时,系统Q因子高于16.0 dB,在标准单模光纤中的传输距离可达1500 km。

关键词：光通信相干光正交频分复用波分复用长距离传输

新型星座图优化技术在相干光正交频分复用系统中的应用研究

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新型星座图优化技术在相干光正交频分复用系统中的应用研究

作者：周聪华中科技大学

学位级别：硕士

随着光纤通信技术的发展,光通信系统容量需求越来越高,基于相干探测技术和正交频分复用技术的相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统具有较高的频谱效率,且能很好的抵抗色散和偏振模色散,被认为必将在长距离、高速光通信传输系统中扮演重要... 详细信息

随着光纤通信技术的发展,光通信系统容量需求越来越高,基于相干探测技术和正交频分复用技术的相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统具有较高的频谱效率,且能很好的抵抗色散和偏振模色散,被认为必将在长距离、高速光通信传输系统中扮演重要角色。而为了提高CO-OFDM系统的频谱利用效率以及增加信号边带抑制比,近年来偏移正交幅度调制(OQAM)的OFDM技术也受到了广泛关注。但是不管是CO-OFDM还是CO-OQAM/OFDM,其系统都面临着两个重要难题,即对相位噪声的敏感性和信号较高的PAPR带来的非线性失真问题。本文针对相位噪声和PAPR问题,主要从星座图的角度出发,通过新型的星座图设计提升系统对相位噪声和非线性效应的容忍度。首先,从CO-OFDM的原理出发分析PAPR和相位噪声问题对系统的影响,实现了OFDM编解码算法和相位噪声估计等算法,基于此搭建了高速(17.43Gb/s)长距离(1000km)CO-OFDM系统仿真平台。其次,分析了星座图优化设计所带来的性能改善,并将螺旋QAM星座图引入CO-OFDM系统中,仿真结果表明系统的相位噪声容忍度提高了75kHz,非线性效应容忍度提高了1dB。同时,实验搭建了传输距离为100公里的CO-OFDM实验平台,并通过该平台完成了16.72Gb/s螺旋星座图CO-OFDM的传输试验。最后,实现了频谱利用率更高、边带抑制比更大的OFDM/OQAM编解码算法,基于此搭建了CO-OFDM/OQAM仿真平台,重点研究了不同结构的APSK星座图对CO-OFDM/OQAM系统传输性能的改善,仿真结果显示6+10型APSK-OFDM将系统非线性效应容忍度提升了约1dB。为了进一步降低信号PAPR,我们设计并仿真实现了星座图扩展型APSK-OFDM/OQAM,结果显示信号PAPR可进一步降低2.2dB。

关键词：相干光正交频分复用峰均比星座图设计偏移正交幅度调制

小波包变换在相干光的正交频分复用中的应用及研究

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小波包变换在相干光的正交频分复用中的应用及研究

作者：郭尊礼天津理工大学

学位级别：硕士

作为一种新型多载波调制技术,光正交频分复用(OOFDM)以其独特的优势成为近年来光通信领域的研究热点之一,尤其是相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,在频谱效率、接收机灵敏度、及抗色散性上体现的优越性,使其成为未来实现大容量、高速率... 详细信息

作为一种新型多载波调制技术,光正交频分复用(OOFDM)以其独特的优势成为近年来光通信领域的研究热点之一,尤其是相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统,在频谱效率、接收机灵敏度、及抗色散性上体现的优越性,使其成为未来实现大容量、高速率、长距离光纤通信的重要解决方案。峰值平均功率比(PAPR)较高是OOFDM系统的主要缺点之一,高PAPR不仅会增加系统复杂度、提高系统成本,还会影响光纤的非线性。因此,如何有效降低OOFDM系统的PAPR是其走向实用化的关键。本文的研究重点是提出了用小波包变换算法取代传统快速傅里叶变换的新型相干光正交频分复用系统。通过光路系统中的分析研究小波包变换算法对高峰值平均功率比抑制特性以及系统传输性能。针对基于小波包变换算法的CO-OFDM系统与高峰值平均功率比抑制算法相结合,从单一算法以及级联算法的角度来对算法与系统的兼容性,抑制高峰值平均功率比特性以及引入抑制算法后对系统的负面影响三方面进行分析比较。主要内容如下:1.介绍了CO-OFDM系统的研究背景、发展现状、及其存在的主要问题,详细阐述了CO-OFDM系统的基本原理及其关键技术。然后重点讨论了PAPR过高的原因和其对系统性能造成的影响。此外,利用matlab和optisystem软件搭建了CO-OFDM的系统。2.将小波包变换算法取代传统快速傅里叶变换用于CO-OFDM系统,从系统传输性能的提高和抑制高PAPR两方面分析了小波包变换(WPT)的优势。利用互补累积分布函数(CCDF)曲线和光域信号功率图,对比了不同类型的小波基函数的PAPR抑制性,对系统误码率性能的影响以及对其频谱利用率。此外,本文将结构复杂度更低的小波提升算法取代Mallat算法应用到相干光正交频分复用系统系统中,分析其在该系统下抑制峰均比以及降低误码率性能与应用Mallat算法的性能比较。3.针对相干光正交频分复用系统中出现的高峰值平均功率比问题,提出采用小波包变换(WPT)算法的新型相干光正交频分复用系统,本文将该系统与高峰值平均功率比抑制算法相结合。从单一算法以及级联算法的角度来对系统的性能进行仿真分析。实验得出,小波包变换无论从单一算法还是级联算法上在高峰均比抑制方面都要优于快速傅里叶变换,并且在误码率方面比传统傅里叶变换有一定程度的改善。

关键词：峰值平均功率比相干光正交频分复用小波包变换

基于投影直方图的CO-OFDM系统盲相位噪声补偿算法

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光学学报 2018年第4期38卷 46-53页

作者：马俊洁孙腾雰李正璇徐悦婷汪敏张倩武上海大学上海先进通信与数据科学研究院特种光纤与光接入网重点实验室上海200072

提出了一种改进的盲相位噪声补偿算法——两阶投影直方图(two-stage PH)算法。利用一系列均匀分布的测试相位对接收信号进行相位旋转,将得到的信号向实轴投影,获取投影直方图;统计投影中心附近星座点的数量,以数量最多对应的测试相位作... 详细信息

提出了一种改进的盲相位噪声补偿算法——两阶投影直方图(two-stage PH)算法。利用一系列均匀分布的测试相位对接收信号进行相位旋转,将得到的信号向实轴投影,获取投影直方图;统计投影中心附近星座点的数量,以数量最多对应的测试相位作为粗相移值;以粗相移值为中心均匀取一定数量的测试相位,重复一阶投影直方图的估计步骤,得到精确的相移值进行相位补偿。通过基于光梳状谱的双向相干光正交频分复用无源光网络(COOFDM-PON)实验系统对该算法的性能进行了验证。结果表明:该方法对10×8Gbit/s的CO-OFDM系统的公共相位噪声有很好的补偿效果,将16正交振幅调制(16QAM)CO-OFDM系统的误码率降低至少2个数量级。该算法测试相位的个数仅需一阶投影直方图算法测试相位个数的1/4,极大地降低了系统的复杂度,可用于CO-OFDM系统的公共相位噪声补偿。

关键词：光通信相干光正交频分复用投影直方图公共相位噪声估计

CO-OFDM系统中分块拉格朗日插值的CKF相位噪声补偿算法

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光学学报 2022年第16期42卷 29-35页

作者：袁建国李阳旭左智航重庆邮电大学光电信息感测与传输技术重庆市重点实验室重庆400065

针对相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中相位噪声造成的严重影响,提出了一种基于次符号进行分块二阶拉格朗日插值(BSSLI)的容积卡尔曼滤波(CKF)的相位噪声补偿算法。该算法先利用导频估计的时域OFDM符号相位噪声值进行第一次二阶拉格朗... 详细信息

针对相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中相位噪声造成的严重影响,提出了一种基于次符号进行分块二阶拉格朗日插值(BSSLI)的容积卡尔曼滤波(CKF)的相位噪声补偿算法。该算法先利用导频估计的时域OFDM符号相位噪声值进行第一次二阶拉格朗日插值(SLI),得到相位噪声粗略估计值,再将每个OFDM符号在时域分割成若干个次符号,将每个次符号的估计值作为它中间采样点的估计值进行第二次SLI,从而在提高时间分辨率的同时提升补偿精度,最后利用CKF对残余的相位噪声进行补偿。仿真结果表明:该算法在16阶正交振幅调制(16QAM)下,激光线宽为800 kHz时,其误码率(BER)接近于10^(-7)且降低了错误平层;该算法在32阶正交振幅调制(32QAM)下,激光线宽为800 kHz时,其BER达到10^(-3)以下;本文算法相较于线性插值与子符号光相位噪声补偿(LI-SCPEC)算法和基于拉格朗日插值的扩展卡尔曼滤波(LRI-EKF)算法补偿效果更优,有效改善了系统的性能。

关键词：光通信相干光正交频分复用相位噪声二阶拉格朗日插值容积卡尔曼滤波