本文關(guān)鍵詞：單波長信道超100Gbps DWDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的廣泛普及和各種寬帶業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)使寬帶業(yè)務(wù)量和通信網(wǎng)絡(luò)容量持續(xù)快速增長,給作為信息高速公路基礎(chǔ)設(shè)施的光纖傳輸網(wǎng)帶來了巨大的承載壓力,迫切需要掌握更高速率、更長距離的新型光纖傳輸技術(shù)。單波長信道超100Gbps相干光傳輸是未來超高速大容量長距離骨干傳輸網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)。隨著信道速率和頻譜效率的提升,超100Gbps系統(tǒng)對各種損傷更加敏感,電域DSP算法面臨著計算復(fù)雜度高、多損傷相互制約、芯片處理速度要求高等關(guān)鍵難題。本文對PM-CO-OFDM系統(tǒng)符號、采樣時鐘和載波頻率聯(lián)合同步方案,并行DSP處理機制,低復(fù)雜度非線性補償算法及Nyquist WDM系統(tǒng)低復(fù)雜度強濾波損傷及非線性補償算法進行了深入研究,并取得了創(chuàng)新性研究成果。本文主要創(chuàng)新點和研究工作如下： 1、CO-OFDM系統(tǒng)需要保證子載波相互正交,因此高精度的同步算法不可或缺�，F(xiàn)有方法多針對特定的同步損傷估計與補償,未考慮多種同步損傷之間的相互影響,實際應(yīng)用中將嚴重影響系統(tǒng)性能。針對以上難題,提出了一種符號、采樣時鐘和載波頻率聯(lián)合同步方案。該方案首先利用信道均衡算法補償采樣時鐘定時偏差和符號同步偏差,然后根據(jù)采樣時鐘頻率偏差和殘余載波頻率偏差與子載波、相對符號位置成線性關(guān)系的性質(zhì)估計此部分偏差,最后將估計結(jié)果反饋到時域進行補償。480Gbps PM-16QAM CO-OFDM系統(tǒng)仿真結(jié)果表明,所提聯(lián)合同步方案能夠?qū)崿F(xiàn)符號、采樣時鐘及載波頻率同步,采樣時鐘頻率同步范圍達到+2000ppm,載波頻率同步范圍達到±3.5GHz,與理想情況相比不存在OSNR代價。 2、分析了色散補償、符號同步、載波頻率同步、采樣時鐘同步、信道均衡、相位恢復(fù)等核心CO-OFDM DSP算法工作機理,權(quán)衡了芯片所需資源／面積與處理速度之間的矛盾,提出了一種利用色散均衡與子載波倍數(shù)關(guān)系確定最優(yōu)并行路數(shù)的CO-OFDM相干接收DSP算法并行處理機制。該機制首先利用各并行支路誤差函數(shù)不變及已知并行位置信息的性質(zhì),解決了插值濾波器控制參量前后相關(guān)聯(lián)的計算方法不能適用于并行處理模式的問題；然后使用雙訓(xùn)練符號的雙相關(guān)峰值判決機制,解決了單純串并變化破壞傳統(tǒng)符號同步算法相關(guān)峰值的問題。仿真結(jié)果表明,480Gbps PM-16QAM CO-OFDM光纖傳輸系統(tǒng)DSP算法芯片時鐘頻率較串行處理可降低3個數(shù)量級。 3、反向傳播方法色散和非線性獨立分段補償,只有增大分段數(shù)才可能忽視色散與非線性之間的關(guān)聯(lián),近似反映真實光纖傳輸過程,導(dǎo)致復(fù)雜度過高,難以硬件實現(xiàn)。針對以上難題,提出了一種采用功率串?dāng)_作為補償權(quán)重的CO-OFDM系統(tǒng)非線性損傷補償方法以降低計算復(fù)雜度。該算法首先通過基于訓(xùn)練序列的信道估計方法得到色散總量,然后通過分析色散在CO-OFDM系統(tǒng)中造成的ISI/ICI,進而得到不同樣值之間的功率串?dāng)_權(quán)重,并引入傳統(tǒng)反向傳播方法進行非線性補償。算法非線性補償過程中由于引入了反映色散與非線性相關(guān)性的權(quán)重,減小了分段數(shù),進而降低了復(fù)雜度。480Gbps PM-16QAM CO-OFDM系統(tǒng)仿真結(jié)果表明,該算法與傳統(tǒng)反向傳播方法達到相當(dāng)性能,計算復(fù)雜度可降低接近30%。 4、為了解決Nyquist WDM系統(tǒng)強濾波及光纖非線性損傷補償算法性能與計算復(fù)雜度之間的矛盾,提出了一種基于內(nèi)積運算的MAP算法以降低強濾波及光纖非線性補償算法的計算復(fù)雜度。該算法在MAP軟判決算法基礎(chǔ)上,利用內(nèi)積運算代替原算法中的計算最小歐式距離的過程,省去了對接收信號功率和訓(xùn)練序列功率的計算,降低了算法復(fù)雜度。1.2Tbps PM-QPSK Nyquist WDM系統(tǒng)仿真結(jié)果及1.024Tbps PM-QPSK Nyquist WDM系統(tǒng)離線實驗結(jié)果表明,該算法與傳統(tǒng)MAP算法達到相當(dāng)性能,計算復(fù)雜度可降低50%。此外,參與完成了1.2Tbps PM-QPSK Nyquist WDM實時長距離傳輸系統(tǒng)實驗。
【關(guān)鍵詞】：超100Gbps 正交頻分復(fù)用 奈奎斯特波分復(fù)用 DSP算法
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 目錄9-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 高速大容量光纖傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢與研究意義12-15
• 1.1.1 發(fā)展趨勢12-14
• 1.1.2 研究意義14-15
• 1.2 單波長信道超100Gb/s傳輸?shù)难芯楷F(xiàn)狀及需要解決的問題15-20
• 1.2.1 超100Gb/s傳輸系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 需要解決的問題17-20
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排20-22
• 參考文獻22-28
• 第二章 符號、采樣時鐘和載波頻率聯(lián)合同步方案的研究28-49
• 2.1 引言28-29
• 2.2 同步偏差對CO-OFDM系統(tǒng)的影響29-34
• 2.2.1 同步偏差影響的數(shù)學(xué)模型29-31
• 2.2.2 采樣時鐘定時偏差和符號同步偏差的影響分析31-32
• 2.2.3 采樣時鐘頻率偏差和殘余載波頻率偏差的影響分析32-34
• 2.3 符號同步、采樣時鐘與載波頻率聯(lián)合同步方案原理34-40
• 2.3.1 聯(lián)合處理方案DSP算法流程34-35
• 2.3.2 信道均衡算法補償采樣時鐘定時偏差和符號同步偏差原理35-39
• 2.3.3 殘余載波頻偏及采樣時鐘頻率偏差估計原理39-40
• 2.4 聯(lián)合同步方案仿真結(jié)果及性能分析40-45
• 2.4.1 聯(lián)合處理方案系統(tǒng)仿真模型40-41
• 2.4.2 仿真結(jié)果與性能分析41-45
• 2.5 本章小結(jié)45-47
• 參考文獻47-49
• 第三章 CO-OFDM接收機并行DSP處理機制的研究49-67
• 3.1 引言49
• 3.2 CO-OFDM接收機并行DSP機制49-59
• 3.2.1 CO-OFDM接收機并行DSP處理機制的設(shè)計50-52
• 3.2.2 雙符號并行同步算法原理52-55
• 3.2.3 并行基多項式插值濾波器設(shè)計55-58
• 3.2.4 并行DSP處理機制資源分析58-59
• 3.3 并行DSP處理機制的仿真結(jié)果及性能分析59-64
• 3.3.1 并行DSP處理機制系統(tǒng)仿真模型60-61
• 3.3.2 仿真結(jié)果及性能分析61-64
• 3.4 本章小結(jié)64-65
• 參考文獻65-67
• 第四章 CO-OFDM系統(tǒng)低復(fù)雜度非線性補償算法的研究67-83
• 4.1 引言67
• 4.2 基于功率權(quán)重的CO-OFDM系統(tǒng)非線性補償算法原理67-75
• 4.2.1 反向傳播算法原理67-68
• 4.2.2 色散與非線性關(guān)系及色散引起功率串?dāng)_影響分析68-72
• 4.2.3 基于信道估計訓(xùn)練序列的動態(tài)色散估計算法72-73
• 4.2.4 基于功率串?dāng)_權(quán)重的CO-OFDM系統(tǒng)非線性補償算法DSP流程73-75
• 4.3 基于功率串?dāng)_權(quán)重的非線性補償算法仿真結(jié)果與分析75-79
• 4.3.1 算法仿真系統(tǒng)模型75-76
• 4.3.2 算法仿真結(jié)果與分析76-79
• 4.4 本章小結(jié)79-80
• 參考文獻80-83
• 第五章 Nyquist WDM系統(tǒng)低復(fù)雜度強濾波和光纖非線性損傷補償算法的研究83-100
• 5.1 引言83
• 5.2 基于內(nèi)積運算的強濾波和光纖非線性損傷補償算法原理83-86
• 5.2.1 傳統(tǒng)MAP算法原理84-85
• 5.2.2 基于內(nèi)積運算的MAP算法原理及計算復(fù)雜度85-86
• 5.3 基于內(nèi)積運算的MAP算法仿真分析及實驗驗證86-94
• 5.3.1 1.2Tb/s PM-QPSK調(diào)制Nyquist WDM系統(tǒng)仿真模型86-88
• 5.3.2 算法仿真結(jié)果與分析88-90
• 5.3.3 112Gb/s PM-QPSK系統(tǒng)非線性補償性能離線實驗驗證90-92
• 5.3.4 1.024 Tb/s PM-QPSK Nyquist WDM系統(tǒng)離線實驗驗證92-94
• 5.4 單波長信道1.2Tb/s PM-QPSK調(diào)制Nyquist WDM系統(tǒng)實時實驗94-97
• 5.5 本章小結(jié)97-98
• 參考文獻98-100
• 第六章 論文總結(jié)與展望100-103
• 6.1 工作總結(jié)100-101
• 6.2 未來工作展望101-103
• 縮略詞索引103-106
• 致謝106-107
• 攻讀博士期間發(fā)表論文及參與科研項目情況107-108
• 發(fā)表論文情況107
• 申請國家發(fā)明專利情況107-108
• 攻讀博士學(xué)位期間參與科研項目情況108

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：單波長信道超100Gbps DWDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：285464