检索结果-南通市图书馆

作者：张俊雄华中科技大学

学位级别：硕士

随着时代的发展,人们的生活内容越来越丰富,对于各种网络流量的要求也越来越高,这使得传输速率成为现代通信系统需要重点突破的对象。偏分复用技术则是一种被广泛应用于提高传输速率的通信技术。基于光的偏振特性,偏分复用技术在光纤中... 详细信息

随着时代的发展,人们的生活内容越来越丰富,对于各种网络流量的要求也越来越高,这使得传输速率成为现代通信系统需要重点突破的对象。偏分复用技术则是一种被广泛应用于提高传输速率的通信技术。基于光的偏振特性,偏分复用技术在光纤中同时传输两束正交的偏振光,以此来达到加倍传输速率的目标。但与此同时,偏分复用技术也为传输信号带来了相应的偏振态损伤,特别是偏振态旋转(Rotation of State of Polarization,RSOP)会使得两路正交的光信号发生混叠,互相干扰,为接收端的解调带来很大困扰。当遇到极端天气时,RSOP速度将达到10 rad/s,使得通信系统的误码率迅速上升到10以上,因此本文着重研究高速RSOP的损伤均衡算法。对于RSOP的处理,多采用自适应均衡算法。传统自适应均衡算法中最为经典的是恒模算法。但恒模算法无法处理信道中的相位损伤,并且不能适用于高阶调制格式信号,因此其改进算法——多模算法被提出。然而在高速RSOP的情况下,多模算法也无法令通信系统的误码率处于可接受的范围内。本文针对多模算法的缺点进行改进,研究了多模算法中均衡矩阵的迟滞效应,该效应表明历史输入中包含着未来时刻均衡矩阵的信息,因此可以对这些信息进行提取,以改进当前时刻的均衡矩阵。基于这一思想,本文提出了一种新算法——时间逆向均衡算法,该算法与多模算法相较,误码率、稳态误差、RSOP容忍度与收敛速度四个性能均有改善,并且新算法的优势在RSOP速度越高时越明显。之后本文采用三参数均衡矩阵模型以及自适应矩估计对新算法做了进一步优化,减小计算量与输出误差,加快算法收敛速度。相较于时间逆向均衡算法,优化之后的时间逆向均衡算法,误码率、稳态误差、RSOP容忍度与收敛速度四个性能均有进一步的改善。

关键词：相干光通信系统偏分复用多模算法时间逆向均衡算法

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高速相干光通信系统中非线性损伤均衡

高速相干光通信系统中非线性损伤均衡

作者：彭康旎北京邮电大学

学位级别：硕士

随着网络的发展,自动驾驶、物联网(IoT)、云计算和虚拟现实(VR)等技术得到飞速发展,网络容量的需求也大幅增长,发展大容量、高速率的光纤通信系统变得十分重要。相干光通信系统在接收端采用相干检测技术和数字信号处理(DSP)算法,它具有... 详细信息

随着网络的发展,自动驾驶、物联网(IoT)、云计算和虚拟现实(VR)等技术得到飞速发展,网络容量的需求也大幅增长,发展大容量、高速率的光纤通信系统变得十分重要。相干光通信系统在接收端采用相干检测技术和数字信号处理(DSP)算法,它具有更高的接收灵敏度,并且可以实现调制格式的多样性,已经被广泛使用。随着通信技术的发展,光纤通信系统的传输速率、传输容量和传输距离都在不断提升,但是信号在传输过程中会受到线性和非线性损伤的影响,其中线性损伤,如光纤损耗、色散等,已经被DSP算法所克服,而非线性损伤,如自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)和四波混频(FWM),成为影响信道容量和传输距离的关键因素,因此,研究非线性损伤均衡技术显得尤为重要。为了均衡光纤非线性效应所引起的损伤,实现高速长距离光纤通信,在接收端的DSP算法中引入非线性损伤均衡算法。传统的非线性损伤均衡算法需要精确的光纤传输链路参数,并且计算复杂度较高,难以应用在实际系统中,因此研究复杂度低、均衡效果好的非线性损伤均衡算法是实现长距离高速率光纤通信系统的关键。神经网络(NN)具有计算速度快、非线性拟合能力强的优势,能很好的解决各种分类和回归问题。在接收端的DSP中引入NN算法在提高现有非线性损伤均衡算法性能和降低计算复杂度方面很有潜力。本文基于LSTM算法,构建了基于NN和DSP相结合的非线性损伤均衡方案。对仿真搭建的相干光通信系统进行了研究,优化了网络参数,对LSTM非线性均衡器的均衡性能和计算复杂度等进行了验证和分析。结果表明,在单信道系统和WDM系统下,相比于CD补偿和DBP算法,LSTM非线性均衡器都具有更好的性能,并且计算复杂度更低。在单信道系统中相比于DBP算法,LSTM非线性均衡器的Q值提升约0.4dB;在WDM系统中,LSTM非线性均衡器的Q值相比于只进行CD补偿提升0.6dB,说明LSTM均衡器更好的均衡了信道间非线性。其次,目前的神经网络大都是基于实数运算的,考虑到相干接收的信号是复数形式的,而实数运算忽略了信号的相位信息,因此提出了基于复数LSTM的非线性均衡器,并与实数神经网络进行对比,在单信道系统和WDM系统中进行了仿真验证。结果表明,基于复数的LSTM非线性均衡器比实数神经网络具有更好的捕捉信息的能力,可以使用较少的神经元个数达到与实数网络一样性能。从网络参数个数和均衡一个符号需要的实际乘法数两个方面对比了实数网络与复数网络,从结果来看,在达到相同性能时,相比于实数LSTM网络,复数LSTM网络的参数减少47%,实际乘法数减少34%。

关键词：相干光通信系统非线性均衡神经网络

基于射频导频的低复杂度相干光通信系统色散监测技术研究

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基于射频导频的低复杂度相干光通信系统色散监测技术研究

作者：朱豫华中科技大学

学位级别：硕士

随着互联网业务以及移动通信服务的高速发展,人们对于数据传输速率与传输质量的要求越来越高。光纤通信不断朝着高传输速率,长距离,大容量的方向发展。然而传输速率以及传输距离的不断提高导致了通信系统对于色散的容限不断降低,为保证... 详细信息

随着互联网业务以及移动通信服务的高速发展,人们对于数据传输速率与传输质量的要求越来越高。光纤通信不断朝着高传输速率,长距离,大容量的方向发展。然而传输速率以及传输距离的不断提高导致了通信系统对于色散的容限不断降低,为保证光信号传输质量,必须对光信号的色散进行监测。本论文提出并实现了一种基于射频导频的偏振复用相干光通信系统的色散监测方法。主要研究内容和创新性成果如下:(1)针对相干光通信系统的色度色散监测问题,研究了相干光发射机的基本原理及其结构,以及色度色散对RF导频信号功率产生影响的原理与作用方式,分析了RF导频频率对色散监测范围的影响。(2)基于上述研究内容,提出一种适用于偏振复用相干光通信系统的RF导频色散监测算法,利用调制在两偏振态上的两个不同频率的RF信号在接收端的功率比,实现色散监测。以偏振复用正交相移键控信号为例,仿真分析验证了该监测系统在不同光信噪比和RF导频功率下的色散监测范围与监测精度,实现了0～1380 ps/nm范围内的色散监测,精度达到10.6 ps/nm。同时证实了该监测方法对调制格式不敏感,对OSNR有较强的鲁棒性。(3)为了应对相干光通信系统长距离传输的需求,进一步优化了色散监测系统与算法,通过改变监测曲线极值点位置以及增加RF导频数量的方法,显著延长了可监测距离,扩大了色散监测范围。仿真分析验证了优化后的监测系统在不同OSNR和偏振模色散情况下的色散监测范围与监测精度,实现了0～15000 ps/nm范围内的色散监测,精度达到43.5 ps/nm,并且证明了该监测方法对OSNR和PMD鲁棒性强,有较强的抗干扰能力。相比于其他色散监测系统,本算法计算复杂度较低,可以通过改变RF导频频率灵活调整色散监测范围,能够灵活应用于各种偏振复用相干光通信系统,同时结构简单,利用相干接收机内置的光电二极管即可完成色散监测。

关键词：相干光通信系统色散监测射频导频光信噪比偏振模色散

概率整形相干光通信系统接收端DSP关键技术研究

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概率整形相干光通信系统接收端DSP关键技术研究

作者：唐雪聊城大学

学位级别：硕士

当今信息社会对于光纤通信系统的传输容量、频谱效率（Spectral Efficiency,SE）和灵活性的需求日益增长,但基于均匀分布的相干光通信技术已经难以匹配这些需求。为突破这一瓶颈,2015年以来提出的概率星座整形（Probabilistic Constella... 详细信息

当今信息社会对于光纤通信系统的传输容量、频谱效率（Spectral Efficiency,SE）和灵活性的需求日益增长,但基于均匀分布的相干光通信技术已经难以匹配这些需求。为突破这一瓶颈,2015年以来提出的概率星座整形（Probabilistic Constellation Shaping,PCS）技术,通过改变正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation,QAM）星座点的分布概率,使信号的可达信息率接近香农极限,为高速光通信传输系统提供了无与伦比的灵活性,已被视为提高光通信性能的重要技术。然而,由于概率整形（Probabilistically Shaped,PS）技术改变了不同幅值符号出现的概率,使得经典的用于均匀分布系统的数字信号处理（Digital Signal Processing,DSP）方案面临失效的困境,这也导致PS的技术不能充分发挥相应的优势,因此在PS系统中必须进行相干接收端的DSP处理研究。本论文围绕概率整形相干光通信系统中的DSP关键技术展开研究,主要研究内容概括如下:1.提出了一种低复杂度正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying,QPSK）分区辅助的频率偏移估计（Frequency Offset Estimation,FOE）方案。本方案首先对接收的PS-MQAM每个符号分别进行圆环判决处理;再对特定圆环上的接收符号进行选取操作;然后,将选取后多个特定圆环上的接收符号进行幅度缩减;最后,利用消除了时序间隔的时域4次方前馈式方法对形成的一个圆环进行频偏值计算。在不同的整形强度、频偏值和光信噪比（Optical Signal to Noise Ratio,OSNR）仿真场景下,我们对该频偏估计方案的性能进行了验证。仿真结果表明,所提方案的FOE范围为[-R/8,R/8],R代表波特率;在中等或强整形强度下,该方案对于偏振复用（Polarization Division Multiplexing,PDM）PS-MQAM具有较高的FOE精度。此外,本方案的计算复杂度要低于其他传统FOE方案。2.提出了一种最优判决阈值辅助的QPSK分区盲FOE方案。首先,本方案采用与PS-MQAM幅度半径概率大小密切相关的最优判决方法,重新定义符号判决的阈值,以降低符号判决的错误概率;其次,将多个“QPSK形状”圆环上的接收符号均匀扩增到相同值,以消除振幅噪声;然后,该方案采用消除时序间隔的时域4次前馈方法,进行PS-MQAM信号的FOE。我们分别利用28 GBaud PDM PS-16/64QAM仿真系统和28/8GBaud PS-16/64QAM实验系统验证了本方案的性能。结果表明:在中等整形和强整形条件下,获得的广义互信息（Generalized Mutual Information,GMI）均能超过相应阈值;当OSNR分别高于16 dB和19.5 dB时,PS-16QAM-3/3.6的归一化均方误差（Normalized Mean Square Error,NMSE）均低于1e-7,而对于PS-64QAM-4.4/5,在OSNR分别增加到20.3 dB和23.4 dB后,其NMSE可以低于1e-6。此外,本方案的总体复杂度为O（N）量级,它的实乘复杂度最多仅为快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）FOE方案的26.5%。3.初步研究了一种基于主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）的PS-MQAM系统载波相位恢复（Carrier Phase Recovery,CPR）方案。首先,该方案通过扩增内部QPSK形状圆环至最外圆环的幅度上,其后对符号进行平方处理,最后对平方后的星座点提取出主成分进行载波相位恢复。28 GBaud PS-16/64QAM系统的仿真结果表明:对于PS-16QAM-3/3.5,本方案达到GMI阈值的信噪比（Signal to Noise Ratio,SNR）需求仅为9 dB和9.2 dB;对于PS-64QAM-4/5,本方案的GMI分别在SNR为11.4 dB和12.4 dB时即可达到相应的GMI阈值。这种方案有效解决了基于PCA的载波相位恢复算法与PS系统的兼容性问题。

关键词：概率整形相干光通信系统频偏估计数字信号处理载波相位恢复主成分分析

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自相干光通信系统时钟恢复技术研究

自相干光通信系统时钟恢复技术研究

作者：骆云祥华中科技大学

学位级别：硕士

近年来发展的自相干光通信系统是一种低成本的相干构架,在继承传统相干频谱效率和灵敏度优势的基础上,能够大幅度降低频偏和相噪影响,有效降低复杂度,但其成本和功耗还有进一步降低的空间,可以根据自相干的特点继续降低采样率,简化DSP... 详细信息

近年来发展的自相干光通信系统是一种低成本的相干构架,在继承传统相干频谱效率和灵敏度优势的基础上,能够大幅度降低频偏和相噪影响,有效降低复杂度,但其成本和功耗还有进一步降低的空间,可以根据自相干的特点继续降低采样率,简化DSP算法。在相干接收中,从接收信号中恢复时钟信息是恢复数据的前提条件,因此,研究适合于自相干构架的低复杂度、高性能的时钟恢复算法刻不容缓。Mueller-Muller算法复杂度低,只需1倍符号率采样,但其对载波相位敏感,难以应用于传统相干系统中。在比较分析自相干和传统相干系统优缺点的基础上,本文开展了自相干通信系统中时钟恢复技术研究。仿真结果表明,Mueller-Muller算法应用于自相干传输构架能够彼此优势互补,以较低的复杂度实现较好的传输性能。主要研究内容和成果如下:(1)分别在自相干和传统相干两种条件下利用Gardner算法进行时钟恢复,Gardner算法的控制字W和分数间隔μk在两种相干条件下的收敛效果相当,控制字W收敛在0.48～0.52之间,分数间隔μk收敛在0.7～0.8之间,因此可以判断出Gardner算法在两种相干条件下的时钟恢复效果相当;(2)分别在自相干和传统相干两种条件下利用Mueller-Muller算法进行时钟恢复,传统相干条件下,控制字W收敛在0.48～0.52之间,分数间隔μk不具备收敛性;自相干条件下,控制字W收敛于0.5,分数间隔μk收敛在0.73～0.75之间,因此可以判断出Mueller-Muller算法在自相干条件下的时钟恢复效果优于其在传统相干条件下的表现;(3)在自相干条件下,分别利用以上两种算法进行时钟恢复,研究表明:在自相干条件下,Mueller-Muller算法性能优于Gardner算法。在前向纠错(FEC)门限误码率(BER)取3.8×10-3时,Mueller-Muller算法相比Gardner算法具有0.9dB的光信噪比(OSNR)性能提升。

关键词：相干光通信系统自相干时钟恢复数字信号处理 Gardner算 Mueller-Muller算法

高速相干光通信系统中高频谱效率调制及信号损伤恢复算法的研究

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高速相干光通信系统中高频谱效率调制及信号损伤恢复算法的研究

作者：张肇敏北京邮电大学

学位级别：硕士

为了对流量迅速增加的通信网络提供可靠支撑,目前,相干光通信系统正朝着高速率、大容量、高频谱效率及长距离传输的方向迅猛发展。实现灵活栅格的太比特及超太比特传输系统已经成为下一代光网络的必然发展趋势,在这一过程中如何最大化... 详细信息

为了对流量迅速增加的通信网络提供可靠支撑,目前,相干光通信系统正朝着高速率、大容量、高频谱效率及长距离传输的方向迅猛发展。实现灵活栅格的太比特及超太比特传输系统已经成为下一代光网络的必然发展趋势,在这一过程中如何最大化地提升系统频谱效率(SE),减少复杂度和能量损耗,同时克服电器件带宽的瓶颈,是研究者所面对的重要挑战。相干光正交频分复用(CO-OFDM)和奈奎斯特波分复用(Nyquist-WDM)及其与高阶QAM调制格式结合的高频谱效率调制技术,被认为是未来太比特相干光通信系统的首选方案。光信号在光纤链路的传输过程中会受到多种信号损伤,严重影响了系统的通信质量。相干检测的引入,使得对信号损伤的恢复可以在电域采用数字信号处理(DSP)技术实现,大大提升了光纤通信系统的传输容量。而对于未来太比特以及超太比特传输系统,由于信号频谱更窄、信道排列更为紧凑、调制格式星座点分布更加紧密,导致系统对部分损伤的容忍度下降,对各种信号损伤恢复算法提出了更为苛刻的要求。同时光网络朝着智能收发机、软件定义(SDN)控制、灵活栅格等方向发展,也要求相应的DSP算法能灵活地适用于各种调制格式的光纤通信系统。本文围绕着高速相干光通信系统中的高频谱效率调制技术和信号损伤恢复算法两部分内容进行讨论,对Nyquist-WDM等高频谱效率调制系统中基于导频辅助(Pilot-aided, PA)的各类信号损伤恢复算法进行了深入的研究。主要完成的工作和创新之处如下：(1)研究了CO-OFDM和Nyquist-WDM两种高频谱效率调制技术。其中对Nyquist-WDM系统进行了较为深入的分析,包括系统基本原理和信号产生方式等。分别讨论与分析了基于光域滤波、电域滤波、DSP滤波实现Nquist频谱压缩的技术方案,并对利用DSP技术进行的Nyquist脉冲成型方案进行了深入探讨。(2)研究了高速相干光通信系统中的DSP算法。简单阐述了系统中的信号损伤及其对应的恢复算法。重点对基于PA的信号损伤恢复算法进行了深入研究。分析了基于PA的信号损伤恢复算法在CO-OFDM、Nyquist-WDM及单载波系统中的应用方案。并对几种添加导频信号实现载波相位恢复(CPR)的技术方案进行了详细介绍。此外,作为对比,介绍了相位恢复的各种传统算法。(3)首次提出一组在Nyquist单载波、双子载波及Nyquist-WDM系统中利用光域添加导频完成载波相位恢复的技术方案。在Nyquist PDM-mQAM单载波和双子载波系统中,对所提出的PA-CPR算法进行了仿真验证,并给出了系统关键影响参数的理论分析与优化结果。实现了利用一路导频同时补偿双信道信号的相位噪声,使得系统频谱冗余下降一半,提高了系统的频谱效率。此外,探讨了基于PA的Nyquist-WDM系统方案,并分析了PA算法在其中的应用前景。(4)进一步提出了将PA-CPR与最大似然(ML)、星座转移(CT)算法结合形成了两级PA-CPR算法,并在Nyquist单载波及双子载波仿真系统中将本文所提方案与其他传统CPR算法进行了比较验证。结果表明,本文所提出的PA+ML/CT两级CPR算法具有比经典的盲相位估计算法(BPS)更好的激光器线宽容忍度和极低的计算复杂度。

关键词：相干光通信系统 Nyquist-WDM 导频辅助载波相位恢复算法高频谱效率调制

概率整形相干光通信系统中的载波相位恢复算法研究

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概率整形相干光通信系统中的载波相位恢复算法研究

作者：宁沛明华南理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着物联网、大数据云计算、虚拟现实等技术的发展,人们对于网络流量的需求越来越大,这对于相干光通信系统的传输速率和容量提出了更高的要求。为提高通信系统的容量,目前常采用星座整形逼近系统的香农极限,其中又可分为概率星... 详细信息

近年来,随着物联网、大数据云计算、虚拟现实等技术的发展,人们对于网络流量的需求越来越大,这对于相干光通信系统的传输速率和容量提出了更高的要求。为提高通信系统的容量,目前常采用星座整形逼近系统的香农极限,其中又可分为概率星座整形和几何星座整形,两者都是在发送端对信号进行预处理。由于概率星座整形只是改变了星座点的概率,星座点的位置没有发生改变,无需对系统的算法进行较大修改,且能与前向纠错码(FEC)技术结合,实现灵活的可调速率,被认为是未来超高速、大容量相干光通信系统中的关键技术之一。由于相干光通信在传输过程中受到相位噪声的影响,星座点发生了旋转,需要在接收端使用载波相位恢复算法补偿。本论文基于概率整形相关光通信系统,对于载波相位恢复算法进行了研究,通过改变星座点概率分布,获得了性能上的提升。本论文的主要研究内容及创新点如下:比较了不同载波相位恢复算法在Maxwell-Boltzmann(MB)分布下的性能。我们发现盲相位搜索(BPS)、基于主成分的相位估计(PCPE)、PCPE+BPS算法与该分布是不兼容的,特别是对于PCPE算法,当整形强度较大时,算法无法工作。基于Kullback-Leibler divergence散度的相位估计(KL)、载波相位和幅度噪声估计(CPANE)算法能在该分布下准确恢复相位,并得到比均匀分布时更高的广义互信息(GMI)。基于上述结论,我们提出使用Quasi Maxwell-Boltzmann(QMB)分布代替传统的MB分布作为概率整形相关光通信系统中星座点的概率分布,并给出对应的概率整形信号产生方案。在相同整形参数下比较了两种分布下相位恢复算法的性能。我们发现所提分布对于BPS、PCPE、PCPE+BPS算法能显著提高算法性能。对于KL、CPANE算法也能在整形参数较小时获得性能上的提升。此外还比较了在相同信息熵条件下,相位恢复算法在不同光信噪比下的性能,所提分布能在低OSNR下获得更高的性能,对于256QAM,相位恢复算法为BPS时,最大能获得接近2 bits/symbol的性能提高。因此在概率整形相干光通信系统中,QMB分布相比于传统MB分布更具有优势。

关键词：概率整形相干光通信系统载波相位恢复算法星座点概率分布

基于深度学习的相干光通信系统光性能监测技术研究

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基于深度学习的相干光通信系统光性能监测技术研究

作者：吉妍华中科技大学

学位级别：硕士

随着光纤通信技术向着高速大容量长距离的方向发展,光纤通信系统中光纤非线性等损伤的影响越来越严重,为了保证系统的可靠性和稳定性,光性能监测(OPM)技术显得至关重要。目前单一的光信噪比(OSNR)监测技术难以满足系统运维的要求,因此... 详细信息

随着光纤通信技术向着高速大容量长距离的方向发展,光纤通信系统中光纤非线性等损伤的影响越来越严重,为了保证系统的可靠性和稳定性,光性能监测(OPM)技术显得至关重要。目前单一的光信噪比(OSNR)监测技术难以满足系统运维的要求,因此开展对OSNR、非线性和调制格式的联合监测是OPM的重要发展方向,具有重要的现实意义。本文围绕相干光通信系统中基于深度学习的多参数联合监测技术展开研究,主要工作如下:首先对基于深度学习的相干光通信系统损伤监测的基本原理进行了分析,研究了基于不同深度学习模型的OSNR、非线性噪声功率和调制格式的多参数联合监测技术。设计了异步复数直方图(ACH)作为神经网络的输入特征数据,并提出了基于ACH的多任务深度神经网络(MT-DNN)、基于ACH的多任务卷积神经网络(MT-CNN)、基于异步幅度直方图(AAH)的MT-DNN、基于AAH的MT-CNN四种联合监测方案。研究了多信道光传输系统联合损伤监测算法,搭建了单信道速率为28 GBaud的5信道波分复用相干光通信仿真系统。结果表明,四种方案都能实现三种参数的联合监测。其中,基于ACH的MT-DNN联合监测性能最优,与基于ACH和基于AAH的MT-CNN相比可学习参数总数减少了约88.6%,从而节约了计算资源与内存开销,验证了此方案在性能和计算效率上的优越性。对基于ACH的MT-DNN联合监测方案进行了优化与性能分析,研究了不同传输条件下超参数的设置与优化问题,在尽可能节约计算资源和降低训练复杂度的情况下获得了最佳的监测性能。监测结果表明,对于QPSK、16QAM、32QAM三种信号,本方案能实现高精度的调制格式识别,非线性噪声功率和OSNR监测值的均方根误差分别达到0.21 dB和0.22 dB,并可实现对于变化的传输距离、发射功率和激光器线宽的鲁棒性。相较于传统的单参数DNN监测模型,MT-DNN联合监测模型的性能得到了有效提升,且减少了网络参数的冗余和训练复杂性。

关键词：相干光通信系统光性能监测深度学习多参数监测

高速相干光通信系统中偏振相关损伤与相位噪声的联合均衡方案研究

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高速相干光通信系统中偏振相关损伤与相位噪声的联合均衡方案研究

作者：唐杰华南理工大学

学位级别：硕士

近年来随着大数据、云计算、万物互联等新兴业务的发展,人们在生活和工作中对带宽和信息传输速率的需求越来越高,光纤通信系统作为骨干网的重要组成部分,承担着扩大系统容量的巨大压力。偏振复用技术只需在系统收发端稍加改动即可以在... 详细信息

近年来随着大数据、云计算、万物互联等新兴业务的发展,人们在生活和工作中对带宽和信息传输速率的需求越来越高,光纤通信系统作为骨干网的重要组成部分,承担着扩大系统容量的巨大压力。偏振复用技术只需在系统收发端稍加改动即可以在使用现已铺设的光纤链路的前提下使频谱效率翻倍,因此已经在光纤通信领域被广泛研究。然而光纤信道并不是理想信道,相干光通信系统中引入偏振复用技术也带来了多项线性损伤,例如偏振态旋转,偏振相关损伤等。另外,由于激光器线宽的存在,信号在传输时受到相位噪声的影响,导致星座图发生旋转。随着高速数模和模数转换器的快速进步,通过数字信号处理(DSP)均衡这些损伤已经成为主流。在接收端DSP的流程上,偏振解复用又在载波相位恢复之前,前者的均衡技术必会影响后者的性能表现。本文就高速相干光通信系统中的偏振解复用算法及其与载波相位恢复算法的相互作用展开研究,以优化联合均衡方案的架构。本论文的主要研究内容如下:首先分析了不同基于斯托克斯空间的偏振解复用算法(SS-PDM)的残余相位特性,通过仿真结果指出非导频协助的SS-PDM(NPA-SS-PDM)带来的随机残余相位会严重影响后续基于卡尔曼滤波(KF)的载波相位恢复(CPR)的算法性能,对基于盲相位搜索(BPS)的CPR也有一定的影响。而导频协助的SS-PDM(PA-SSPDM)具有较小的残余相位旋转,极大地减轻了在快速动态偏振态旋转(RSOP)和相位噪声的联合损伤模型下CPR的压力,从而使得系统能够在速率高达1MHz的RSOP下正常工作。进一步研究了SS-PDM对残余色散(RCD)和偏振模色散(PMD)的容忍度,表明SS-PDM无法进行RCD和PMD补偿,算法的性能会随着RCD和PMD的增加迅速恶化,尤其是对快速RSOP和PMD共同作用引起的额外损伤较为敏感,因此指出SSPDM与多模算法(MMA)结合的必要性。最后,研究了不同SS-PDM+MMA分别和KF、BPS的CPR算法结合的联合均衡方案,并进行性能表现对比。结果表明,相较于其他方案,PA-SS-PDM+MMA+BPS方案对RSOP和相位噪声以及RCD或PMD的联合损伤模型具有更好的均衡性能表现。

关键词：偏振解复用相干光通信系统斯托克斯空间载波相位恢复

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相干光通信系统的工作原理

现代通信 2000年第11期 8-8页

作者：徐守菊