本文選題：光纖通信 + 模式分集復(fù)用��； 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著信息化社會(huì)的飛速發(fā)展,全球數(shù)據(jù)流量每年以超過50%的速度爆發(fā)式增長,傳統(tǒng)的單模光纖通信系統(tǒng)容量已逐漸接近其香農(nóng)極限值。作為可突破單模光纖容量瓶頸的一種新型擴(kuò)容技術(shù),基于少模光纖的模分復(fù)用技術(shù)以模式為新的自由度,通過少模光纖中有限的正交模式作為獨(dú)立信道進(jìn)行信息傳送,可成倍提高系統(tǒng)傳輸容量。然而,實(shí)際的少模光纖中存在的色度色散、模式耦合和差分模式群時(shí)延等損傷,尤其后兩者共同作用下會(huì)導(dǎo)致多路信號(hào)在空間上的信道串?dāng)_和時(shí)間上的碼間干擾,嚴(yán)重劣化模分復(fù)用系統(tǒng)的傳輸性能。因此,如何有效補(bǔ)償模式耦合與差分模式群時(shí)延等損傷,成功實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的模式解復(fù)用是模分復(fù)用系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵問題。本文圍繞著模分復(fù)用系統(tǒng)中的接收信號(hào)解復(fù)用問題,深入分析了少模光纖的模式傳輸特性、損傷產(chǎn)生機(jī)制及其對(duì)模分復(fù)用系統(tǒng)的影響。在綜合考慮傳輸損傷基礎(chǔ)上,建立模分復(fù)用系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并搭建可實(shí)現(xiàn)多路在線數(shù)字信號(hào)處理的模分復(fù)用仿真系統(tǒng)。隨后,運(yùn)用時(shí)域多模算法(TD-MMA)和頻域多模算法(FD-MMA)來消除模分復(fù)用系統(tǒng)中的信道串?dāng)_和碼間干擾。為進(jìn)一步提高算法收斂速度和降低頻域均衡的復(fù)雜度,分別提出了頻域聯(lián)合判決多模算法(FD-JDMMA)和混合時(shí)頻域符號(hào)型聯(lián)合判決多模算法(Hybrid-SJDMMA)。本文所做的具體工作如下:1.對(duì)少模光纖的基本概念進(jìn)行介紹,在數(shù)學(xué)上從光波導(dǎo)學(xué)角度推導(dǎo)了模分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)的物理基礎(chǔ)——模式正交性。深入分析了模分復(fù)用系統(tǒng)中隨機(jī)模式耦合、差分模式群時(shí)延和模式相關(guān)損耗傳輸損傷的產(chǎn)生機(jī)制。2.采用矩陣傳輸模型和非線性薛定諤方程相結(jié)合的方式,對(duì)模分復(fù)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。在此基礎(chǔ)上,利用VPI仿真平臺(tái)與Matlab編程軟件,聯(lián)合仿真搭建可實(shí)現(xiàn)多路在線數(shù)字信號(hào)處理的3×3單偏振和6×6雙偏振模分復(fù)用仿真系統(tǒng),并運(yùn)用單偏振仿真系統(tǒng)對(duì)差分模式群時(shí)延和模式耦合進(jìn)行了傳輸特性分析。3.對(duì)TD-MMA算法和FD-MMA算法的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行介紹,分別分析了二者計(jì)算復(fù)雜度與模分復(fù)用系統(tǒng)中模式數(shù)目和總差分模式群時(shí)延的數(shù)學(xué)關(guān)系。通過6×6雙偏振模分復(fù)用仿真系統(tǒng)對(duì)兩種算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證,分別對(duì)比了4QAM和16QAM調(diào)制格式下兩種算法的解復(fù)用效果。仿真結(jié)果表明,FD-MMA可有效降低TD-MMA的計(jì)算復(fù)雜度,并保持與TD-MMA相近的均衡性能。4.在FD-MMA算法基礎(chǔ)上,提出了兩種改進(jìn)算法——FD-JDMMA算法和Hybrid-SJDMMA算法。FD-JDMMA在FD-MMA誤差函數(shù)基礎(chǔ)上,同時(shí)計(jì)算統(tǒng)計(jì)模值誤差和判決模值誤差,最終將獲得的聯(lián)合誤差用于迭代更新均衡器的權(quán)重系數(shù),以加快均衡器系數(shù)收斂。Hybrid-SJDMMA算法在FD-JDMMA基礎(chǔ)上,通過舍棄誤差項(xiàng)的全部幅度信息而只保留其符號(hào),可簡化均衡器的權(quán)重更新過程,使其在時(shí)域下進(jìn)行迭代更新而無需復(fù)數(shù)乘法,繼而降低頻域均衡的計(jì)算復(fù)雜度。將提出的兩種算法用于6×6雙偏振模分復(fù)用仿真系統(tǒng),并分別與FD-MMA對(duì)比了4QAM和16QAM調(diào)制格式下兩種算法的解復(fù)用效果。仿真結(jié)果表明,FD-JDMMA具有與FD-MMA相近的計(jì)算復(fù)雜度,在高階16QAM調(diào)制信號(hào)時(shí)展現(xiàn)出更優(yōu)的誤碼性能;當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)目標(biāo)誤碼率10-3時(shí),對(duì)4QAM和16QAM調(diào)制信號(hào),FD-JDMMA所需的碼元長度比FD-MMA都降低50%。Hybrid-SJDMMA算法能實(shí)現(xiàn)與FD-MMA近似的誤碼性能和收斂速度,且其復(fù)雜度約為FD-MMA的一半,具有復(fù)雜度上的優(yōu)勢(shì)。
[Abstract]:With the rapid development of information society , the global data traffic burst at a rate of more than 50 % each year , and the traditional single mode fiber communication system has gradually approached its Shannon limit . has the advantage of complexity .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN929.11

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本文編號(hào)：1752798