本文關(guān)鍵詞：少模光纖模式復(fù)用系統(tǒng)解復(fù)用算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著信息化時代的飛速發(fā)展，在高清視頻、云文件存儲、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)和其他信息技術(shù)的刺激下，，全球數(shù)據(jù)流量正以每年超過50%的速度增長，這對作為互聯(lián)網(wǎng)傳輸骨干的長距離光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)提出了更高的容量要求。然而，隨著現(xiàn)行WDM系統(tǒng)信道數(shù)目和信號調(diào)制階數(shù)的升高，單根光纖內(nèi)傳輸?shù)男盘柟β嗜找嬖龃�，這加劇了單模光纖內(nèi)固有的非線性效應(yīng)和光纖放大器的ASE噪聲，從而使單模光纖通信系統(tǒng)的容量逐漸達(dá)到信息論上的極限，尋找一種有效的系統(tǒng)擴(kuò)容方式也成為光纖通信領(lǐng)域亟待解決的一個難題。 在這種背景下，作為一種具有巨大應(yīng)用潛力的系統(tǒng)擴(kuò)容方式，模式復(fù)用技術(shù)引起了國內(nèi)外研究者的高度關(guān)注。通過利用模式這一新的自由度，結(jié)合適用于長距離信號傳輸?shù)纳倌９饫w，模式復(fù)用技術(shù)可以使現(xiàn)有的光纖傳輸系統(tǒng)容量成倍提升。然而，由于在少模光纖中存在色度色散（CD）、模式耦合（MC）、模式群時延（MGD）等損傷，它們之間的相互影響使模式復(fù)用系統(tǒng)的信道狀況復(fù)雜化，導(dǎo)致接收端的解復(fù)用難度大幅度上升，成為少模光纖模式復(fù)用技術(shù)中一個關(guān)鍵性的難題。因此，本文的主要研究目標(biāo)是通過對少模光纖信道特性的理論分析，開發(fā)一種有效且具有更低復(fù)雜度的模式解復(fù)用DSP算法。 圍繞上述中心目標(biāo)，本文首先簡要介紹了少模光纖的概念和少模光纖中的傳輸模式，分析了少模光纖中的主要串?dāng)_來源——模式耦合和模式群時延對模式復(fù)用信號的具體影響，并在以上理論基礎(chǔ)上建立少模光纖鏈路的數(shù)學(xué)模型。隨后，分別對用于模式解復(fù)用的時域和頻域LMS算法進(jìn)行了研究，對比了兩者的算法復(fù)雜度和解復(fù)用效果。最后，提出將頻域ICA算法用于模式解復(fù)用，具體介紹了F-ICA算法的模式解復(fù)用流程。在不同信噪比和模式耦合強(qiáng)度條件下驗(yàn)證了F-ICA算法的解復(fù)用性能，并將其算法復(fù)雜度與F-LMS算法做出對比分析。相關(guān)的具體工作如下： 首先，對長距離模式復(fù)用系統(tǒng)的傳輸媒質(zhì)——少模光纖的模式傳輸特性進(jìn)行了介紹和理論推導(dǎo)。從光波導(dǎo)學(xué)角度證明了光纖中模式之間的獨(dú)立性，明確了模式復(fù)用的合理性和可實(shí)現(xiàn)性。深入研究了少模光纖中兩種最重要的傳輸損傷：模式耦合和模式群時延對模式復(fù)用信號的影響。 其次，在色度色散、模式耦合和模式群時延等因素存在的條件下，對雙模光纖中的兩個非簡并模式（LP01和LP11模）進(jìn)行了建模理論的分析。在理論基礎(chǔ)上，通過Mode Solver計算少模光纖參數(shù)，利用VPI仿真平臺，結(jié)合Matlab軟件編程，構(gòu)建了雙模光纖傳輸鏈路的仿真模型。介紹了模式復(fù)用系統(tǒng)的基本原理和結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用建成的雙模光纖鏈路模型在VPI平臺內(nèi)搭建了22少模光纖模式復(fù)用仿真系統(tǒng)。 再次，對模式解復(fù)用中常用的時域和頻域LMS算法原理進(jìn)行了介紹，分別分析了這兩類算法的計算復(fù)雜度與模式復(fù)用系統(tǒng)中模式數(shù)目和差分模式時延長度的數(shù)學(xué)關(guān)系。利用上述兩種算法進(jìn)行模式解復(fù)用仿真實(shí)驗(yàn)，通過輸出信號的星座圖和眼圖觀察了兩種算法的解復(fù)用效果，在光纖中信噪比變化的情況下對比了二者的誤碼性能。 最后，提出將頻域ICA算法用于模式解復(fù)用。詳細(xì)介紹了F-ICA算法的模型和分離原理，利用所開發(fā)的F-ICA算法在仿真系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)模式解復(fù)用。通過解復(fù)用后信號的星座圖和眼圖驗(yàn)證了F-ICA算法的解復(fù)用效果。在耦合系數(shù)、數(shù)據(jù)長度等參數(shù)變化的情況下觀察了F-ICA解復(fù)用后信號的誤碼率，證明了算法的穩(wěn)定性。將其誤碼性能和算法復(fù)雜度與上一章中的F-LMS算法進(jìn)行對比，結(jié)果證明了F-ICA算法在誤碼性能同等的情況下，具有復(fù)雜度上的優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：光纖通信 模式復(fù)用 少模光纖 模式解復(fù)用 頻域獨(dú)立成分分析
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.11
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 論文的研究背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 少模光纖與模式復(fù)用系統(tǒng)17-37
• 2.1 少模光纖傳輸特性17-26
• 2.1.1 少模光纖基本概念17-18
• 2.1.2 少模光纖中模式的傳播18-23
• 2.1.3 少模光纖中模式的正交性23-26
• 2.2 少模光纖模式復(fù)用系統(tǒng)中的損傷26-29
• 2.2.1 少模光纖中的模式隨機(jī)耦合26-27
• 2.2.2 少模光纖中的模式群時延27-29
• 2.3 少模光纖模式復(fù)用系統(tǒng)傳輸模型29-35
• 2.3.1 模式復(fù)用系統(tǒng)簡介29-30
• 2.3.2 少模光纖傳輸鏈路建模理論30-32
• 2.3.3 少模光纖模式復(fù)用系統(tǒng)仿真模型建立32-35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第3章 模式解復(fù)用時頻域 LMS 算法對比研究37-45
• 3.1 模式復(fù)用信號的時域 LMS 均衡37-39
• 3.1.1 時域 LMS 均衡算法原理介紹37-39
• 3.1.2 算法復(fù)雜度分析39
• 3.2 模式復(fù)用信號的頻域 LMS 均衡39-41
• 3.2.1 頻域 LMS 均衡算法原理介紹39-40
• 3.2.2 算法復(fù)雜度分析40-41
• 3.3 時頻域 LMS 算法性能對比分析41-44
• 3.3.1 解復(fù)用效果對比41-44
• 3.3.2 誤碼性能分析44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 基于頻域獨(dú)立成分分析算法的模式解復(fù)用45-65
• 4.1 ICA 算法簡介和頻域 ICA45-47
• 4.1.1 ICA 算法介紹45-46
• 4.1.2 頻域 ICA46-47
• 4.2 頻域 ICA 算法中的信號預(yù)處理47-49
• 4.2.1 短時傅里葉變換47-48
• 4.2.2 信號的中心化與白化48-49
• 4.3 頻域 ICA 算法的約束條件49-51
• 4.4 頻域 ICA 算法的分離判據(jù)51-55
• 4.4.1 最大化非高斯性51-53
• 4.4.2 最小化互信息53-54
• 4.4.3 極大似然估計54-55
• 4.5 頻域 ICA 算法的不確定性55-56
• 4.5.1 頻域 ICA 的幅度不確定問題55-56
• 4.5.2 頻域 ICA 的順序不確定性56
• 4.6 用于模式解復(fù)用的頻域 ICA 算法56-59
• 4.7 頻域 ICA 算法解復(fù)用效果與性能分析59-61
• 4.8 F-ICA 與 F-LMS 算法性能對比分析61-63
• 4.8.1 誤碼性能分析61-62
• 4.8.2 算法復(fù)雜度分析62-63
• 4.9 本章小結(jié)63-65
• 第5章 總結(jié)與展望65-69
• 5.1 總結(jié)65-66
• 5.2 展望66-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 作者簡介及在攻讀碩士期間取得的科研成果75-76
• 致謝76

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 謝意維;付松年;張海亮;唐明;沈平;劉德明;;少模光纖模式差分群時延的設(shè)計與優(yōu)化[J];光學(xué)學(xué)報;2013年09期

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  本文關(guān)鍵詞：少模光纖模式復(fù)用系統(tǒng)解復(fù)用算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：330606