一、高速光纤通信中的偏振模色散补偿技术（论文文献综述）
崔楠[1]（2020）在《高频谱效率光纤通信系统中偏振相关损伤均衡方法研究》文中认为随着第五代移动通信系统（5G）的逐渐部署,物联网、虚拟现实、移动互联网以及云计算等业务的蓬勃发展,带来了全球信息流量的爆炸式增长。面对海量的数据传输需求,无论是作为核心骨干网长距传输的相干系统还是数据中心之间短距互联的直接检测系统都面临着巨大的挑战,建立高速率、大容量、高频谱效率的光纤通信系统成为了通信传输的共同目标。先进调制格式的提出,如正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying,QPSK）、16进制正交幅度调制（16 Quadrature Amplitude Modulation,16QAM）或更高阶的调制格式有效增加了系统的频谱效率;各种复用技术的发展,如偏分复用（Polarization Division Multiplexing,PDM）、波分复用（Wavelength Division Multiplexing,WDM）甚至空分复用（Space Division Multiplexing,SDM）极大的提高了光通信系统的传输容量。因此,伴随着全球数据流量的爆炸式需求,以及一系列重大技术的突破,光纤通信系统正以蓬勃的生命力持续发展。然而,光信号在光纤信道传输的过程中,不可避免的会经历色度色散（Chromatic Dispersion,CD）、偏振态旋转（Rotation of State of Polarization,RSOP）、偏振模色散（Polarization Mode Dispersion,PMD）以及偏振相关损耗（Polarization Dependent Loss,PDL）等损伤,这些损伤会造成光信号畸变,严重影响通信系统的传输性能。数字信号处理（Digital Signal Processing,DSP）技术的发展,使得上述损伤可以在接收机的电域得到均衡。然而,随着光纤通信系统传输速率与调制格式的不断提升,使得单一的信道损伤及多种损伤之间的联合作用加剧,原来针对低速率、单一损伤的均衡算法变的捉襟见肘;其次,在一些极端偏振损伤场景下（比如火车经过时的剧烈震动和雨天的雷击）,均衡算法的性能将急剧下降甚至失效,导致通信中断;此外随着系统传输速率的提高,对信道损伤理论模型的研究也面临着挑战。综上所述,对均衡算法的突破以及损伤模型的完善对保障通信系统稳定运行具有重要意义。针对以上存在的问题,本论文围绕高频谱效率光纤通信系统中偏振损伤均衡这一主题,剖析偏振损伤产生的物理机理,建立了三参量的RSOP模型,提出了基于卡尔曼滤波器（Kalman Filter,KF）的高效信号损伤均衡方案,以保证通信系统正常和稳定运行,为电信运营商和设备制造商提供核心的技术支撑。本论文的创新性和研究工作如下:（1）光纤信道中RSOP建模与快速RSOP损伤均衡研究本论文创新性的提出了RSOP的三参量模型,该模型可以准确、完整的对链路中的偏振态变化进行描述;在三参量RSOP模型的基础上,设计了基于卡尔曼滤波器的均衡方案。对于QPSK信号,该方案对RSOP的追踪速度可达百兆弧度每秒,对于16QAM信号,追踪速度可达十兆弧度每秒。（2）快速RSOP和PDL联合均衡方案研究本论文提出了一种基于偏振时间编码（Polarization-Time Code,PTC）和卡尔曼滤波器的联合均衡方案。首先对光纤信道中RSOP和PDL联合损伤模型进行了化简,在简化模型的基础上,设计利用斯托克斯空间补偿两偏振支路的功率差,利用卡尔曼滤波器追踪快速RSOP,利用偏振时间编码缓解由光信噪比（Optical Signal to Noise Ratio,OSNR）不平衡导致的误比特率（Bit Error Rate,BER）问题。在1.2dB的OSNR代价下,所提方案可以均衡7dB的PDL结合1Mrad/s的RSOP,实现了快速RSOP下,对PDL引起的两偏振支路功率与OSNR不平衡的均衡。（3）斯托克斯矢量直接检测（Stokes vector direct detection,SV-DD）系统中CD与RSOP联合均衡研究本论文提出了一种新的卡尔曼滤波器架构,在此基础了设计了一种对SV-DD系统中CD与RSOP联合盲均衡方案。本文首先分析了SV-DD系统中CD和RSOP联合损伤补偿的困难性,之后通过设计时频域卡尔曼滤波器构架,实现在时域均衡RSOP,在频域补偿CD。所提方案可以完成对累积CD值达到2550ps/nm（相当于150km的G.652光纤）结合RSOP速率高达2Mrad/s的损伤均衡。解决了 SV-DD系统中CD和RSOP联合均衡的难题。
易玮[2]（2020）在《高速相干光通信系统中针对极端场景下偏振损伤的均衡算法研究》文中指出随着新兴互联网应用的崛起,以及5G建设、物联网发展以及云计算平台搭建、AR/VR视频等应用渗透率在各行各业不断提高等因素的推动下,全球互联网流量的需求持续迅猛增长。面对这样的形势,建立大容量、超高速、长距离以及稳定性能好的高速光纤通信系统已经成为了光纤行业的共识。目前,基于偏分复用（PDM,Polarization Division Multiplexing）系统,高阶调制格式,相干检测以及数字信号处理（DSP,Digital Signal Processing）技术的高速光通信系统已经引起了整个光传输行业的极大关注,并逐渐广泛应用于光传输网络中。但不可否认的是,基于PDM技术的光信号在传输链路中将会受到例如传输损耗,色度色散（CD,Chromatic Dispersion）,偏振效应损伤（偏振相关损耗（PDL,Polarization Dependent Loss）,偏振模色散（PMD,Polarization Mode Dispersion）,偏振态旋转（RSOP,Rotation of State of Polarization））,以及载波相位噪声（CPN,Carrier Phase Noise）和载波频率偏移（CFO,Carrier Frequency Offset）等损伤的影响,使得整个传输系统的性能降低,从而制约了该复用技术的发展。得益于DSP技术的高速发展,集成于相干接收机中,针对于多种损伤的影响,都能对接收的信号实现很好的均衡和补偿。然而,研究发现,在某些极端场景下,例如雷雨天气下,雷电下的强电场与强磁场会在光纤中引发Kerr效应与Faraday效应,进而在雷电周围（范围几百公里）光纤中产生快速变化的双折射,引发光纤中产生大PMD（可达200ps）,以及快速RSOP（可达Mrad/s）,造成接收机失锁,通信中断。其次,考虑到CD损伤需要在补偿偏振效应损伤之前进行均衡,但往往处理后的信号中仍然残留着少量CD（大约300ps/nm）,给后端均衡偏振损伤带来明显的影响。因此,如何实现在极端场景下均衡大PMD以及快速RSOP的同时,还能容忍残余的CD损伤,将是本文的研究重点。本论文围绕高速相干光通信系统中针对极端场景下偏振损伤均衡这一主题,对整个高速相干光通信系统中信号损伤的物理机制进行深入研究,并搭建各类信号损伤具有物理解释性的数学模型,并且针对各类损伤的均衡技术进行更深一步的探究,主要的研究工作如下:（1）介绍了高速PDM相干通信系统的基本原理以及基础架构。进而分析了在相干通信系统中各类损伤的物理机制以及搭建了信号损伤的数学模型。并且搭建了基于相干检测,PDM,DSP技术的PDM-QPSK实验平台以及PDM-16QAM实验平台。（2）以极端场景的损伤物理特性为导向,提出一种基于频域扩展卡尔曼滤波器（EKF,Extended Kalman Filter）的新型算法架构,面对存在残余CD,以及大PMD,高速RSOP的极端损伤环境下,能够实现很好的均衡效果,通过matlab仿真结果验证了方案的可行性。方案创新之处:首先,针对极端损伤环境,存在残余色散（RCD,Residual Chromatic Dispersion）,大 PMD 以及快速 RSOP,简化了信道损伤模型,其次,基于频域Kalman滤波器,建立了联合补偿架构,可以实现在频域对大PMD和RCD进行补偿的同时,在时域对快速RSOP进行跟踪,从而具有一定的RCD容忍度,最终实现快速RSOP,大PMD,RCD的联合补偿。与此同时,我们将所提出的Kalman算法与传统的恒模算法（CMA,Constant Modulus Algorithm）/多模算法（MMA,Multiple Modulus Algorithm）在补偿性能,补偿范围以及稳定性,计算复杂度上进行了比较。仿真结果表明,在28GBaud PDM-QPSK 平台中,当光信噪比（OSNR,Optical Signal-to-Noise Ratio）为15dB时,所提出的频域Kalman算法,可以联合补偿超过200ps的大PMD值以及超过3 Mrad/s的快速RSOP值,并且可以容忍超过±820 ps/nm 的 RCD 值,而在 28GBaud PDM-16QAM 平台中,当 OSNR 为22dB时,所提出的频域Kalman算法,在补偿相同极端偏振损伤同时,依旧可以容忍超过±500 ps/nm的RCD值。并且,所提出的Kalman算法在计算复杂度方面相比于CMA/MMA同样具有优势。
彭家昕[3]（2020）在《超100G光传输高级调制解调和概率星座整形技术研究》文中提出随着5G网络即将大规模商用的大背景下,互联网流量将持续爆增,采用强度调制、直接检测的光通信系统已经不堪负荷,与数字信号处理技术相结合的高阶调制格式成为新的发展方向。这一方案能够大幅提升频谱效率和传输距离,从而能够满足日益增长的流量需求。在实际功率受限的通信系统中,概率星座整形技术可以在不影响编码调制性能和不扩展频谱占用率的前提下,提升系统容量、优化传输信号对非线性效应的容忍度,进一步提升接收端的误码性能,降低对光信噪比（OSNR）容限要求,增大信号传输距离。在此基础上,本文围绕超100G高级调制解调技术、高速光通信中的数字信号处理技术和高阶正交幅度调制（QAM）调制中的概率星座整形技术展开理论和实验研究,主要研究工作及成果如下:（1）研究了高级调制解调的基本原理,就正交幅度调制等高阶调制的调制解调原理展开分析,并深度剖析了光相干探测的原理和光相干接收机的工作机制。针对400Gbit/s光传输系统的调制方案,对基于Nyquist WDM系统的四载波PM-QPSK、双载波PM-QPSK、双载波PM-16QAM和单载波PM-16QAM这四种400Gbit/s传输方案进行技术对比研究,分析不同调制方案的传输性能和应用场景。（2）对光纤损耗、色度色散、偏振模色散、相位噪声、非线性效应等链路损伤的基本原理进行理论分析。并针对相应的链路损伤,分析研究了基于相干接收的数字信号处理（DSP）补偿技术,如Bussgang类盲均衡算法中的恒模算法（CMA）和多模算法（MMA）。利用VPI transmission构建400Gbit/s偏振复用相干光通信仿真系统并进行了仿真实验,研究分析了光纤损耗、色散、偏振模色散（PMD）等信道损伤对高速光信号产生的影响,并且采用MMA和盲相位搜索算法（BPS）等DSP补偿算法恢复损伤的信,通过仿真结果展示了DSP恢复算法对实际线路中高速光信号的补偿效果。（3）论证说明了星座整形技术和概率星座整形研究的必要性。然后通过信息论的知识说明了信道中的互信息和信道容量的关系,解释了概率星座整形的技术原理,证明了整形增益的最大值为1.53dB和在功率受限的光通信系统中,输入信号的分布为高斯分布时,系统的互信息（即信道容量）最大,并比较了不同概率星座整形方案的优劣。（4）针对超100G光网络中信道受限问题,研究了基于算数编码的速率可调正交幅度调制概率星座整形调制方案,使光网络传输容量更接近香农极限,并且提高信号的噪声恢复能力。在该方案中,发送端由分布匹配器和前向纠错（FEC）编码器组成,分别负责对信号进行概率整形和信道编码的任务,系统通过改变分布匹配器的概率分布来调节速率;接收端由FEC解码器和反向分布匹配器解码噪声信号恢复数据。为了研究整形方案的传输性能,本文进行了两组对比实验,实验一的结果显示概率整形（PS）16QAM对比16QAM,OSNR的增益为0.382dB、互信息增益0.09bit/symbol;实验二的结果显示在相同频谱效率（SE）时,PS-64QAM对比16QAM,OSNR的增益为0.8dB、互信息增益0.153bit/symbol,同时两个实验中加了概率星座整形的调制格式,误码率性能都明显优于标准16QAM。
宋利娜,王炜[4]（2020）在《偏振模色散对高速光纤通信系统性能的影响》文中提出为研究偏振模色散对级联PSA高速光纤通信系统性能的影响,在了解PSA构成及放大原理后,利用耦合非线性薛定谔方程,采用计算机仿真技术研究不同信号脉冲波型与大小的光纤偏振模色散对级联PSA高速光纤通信系统性能的影响。仿真结果显示,高斯脉冲的眼图劣化度高于超高斯脉冲的眼图劣化度,PSA相位漂移逐渐增加时,眼图劣化度逐渐增加,PSA色散补偿功能更低,光纤通信系统性能更差,当脉冲指数是[2,2. 5]时,级联PSA高速光纤通信系统性能最优;当偏振模色散值提升时,级联PSA高速光纤通信系统性能下降,但始终优于EDFA系统,优势性能并不显着,说明PSA具备偏振模色散补偿功能,却无法完全补偿偏振模色散。
丛犁,杜秋实,张艳[5]（2018）在《高速光纤通信技术的研究分析》文中提出本文首先简要分析了高速光纤通信技术;然后分析了高速光纤通信系统的损伤问题;其次重点针对色散问题进行相关补偿技术分析;最后为相关研究指明了方向。
韦阮威[6]（2016）在《关于高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究》文中进行了进一步梳理随着社会经济的不断发展,智能通信技术和光纤通信技术也在快速的发展。但是在全球信息化步伐加速和光纤通信系统应用规模的不断扩大的过程中,信号传输中的信号损伤问题也越来越突出,一方面严重影响了高速的信息通信质量,另一方面阻碍了经济社会的快速发展。本文基于此现状对我国现代通信技术中的高速光纤通信系统的信号损伤缓解与补偿技术的相关内容进行研究,希望能对我国的信息通信能力的提高做出一点贡献。
张翔[7]（2016）在《关于高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究》文中指出经济社会不断繁荣,智能通信技术与光纤通信技术在快速发展。当前我国已经进入了信息化时代。所以随着光纤通信系统应用规模的不断扩大,信号传输中的信号损伤问题也越来越突出,一方面严重影响了高速的信息通信质量,另一方面,阻碍了经济社会的快速发展。基于此现状,本文主要通过对我国现代通信技术中的高速光纤通信系统的信号损伤缓解与补偿技术的相关内容进行研究,以此不断提高我国的信息通信能力。
翁轩[8]（2013）在《高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究》文中进行了进一步梳理光纤凭借其巨大的带宽、极低的损耗和低廉的造价,成为长距离、大容量通信的首选介质。在追求更高的通信速率和更远的通信距离的过程中,光纤链路中信号损伤的缓解与补偿成为光纤通信系统升级的关键。在40G系统中,偏振模色散这一原先被忽略的现象逐渐成为限制系统升级的主要因素之一,对于较早铺设的PMD系数较大的光纤链路,必须对偏振模色散进行补偿。在直接检测系统中,电域补偿成本过高,因此在40G直接检测系统中,光域偏振模色散补偿成为克服偏振模色散对系统影响的首选方案。由于偏振模色散具有随机特性,光域偏振模色散补偿主要使用反馈控制结构。采用什么作为反馈控制信号,如何根据反馈信号操控补偿单元,如何尽量减少反馈控制环的时间消耗,这些都是研究者所面临的挑战。进入100G时代,随着偏振复用、各种高级码型调制格式和相干接收的应用,链路中的色散、偏振串扰、偏振模色散、激光器的相位噪声以及光纤非线性成为系统性能恶化的主要原因。由于采用了相干接收技术,在电域补偿光纤链路中的信号损伤成为可能。如何设计高效的数字信号处理算法来补偿信号损伤成为研究者所面临的新的挑战。本文围绕高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术这一主题,对40G系统、100G系统和100G以上系统中信号损伤的缓解与补偿技术进行了深入的研究。主要工作包括：（1）40G系统中采用高级码型调制技术与光域偏振模色散补偿技术相结合的技术方案的实验研究。作为项目核心成员,参与研制国内第一台自适应光域偏振模色散补偿原型机。经过硬件设计和控制算法两方面深度优化,跟踪能力达到45.4u s；在43Gb/s RZ-DQPSK系统中,实验证明该原型机引入的光信噪比代价小于0.8dB;1dB光信噪比代价下可使系统一阶偏振模色散容忍度由17ps提高至45ps；在差分群时延跳变、信号偏振态和偏振主态分别以85rad/s的速度快速变化时达到10小时工作无误码；在1200km传输实验中,达到12小时工作无误码。（2）100G以上系统中采用高阶QAM码型调制与相干接收的技术方案的研究。提出一种仅使用2电平信号驱动I-Q调制器产生16-QAM的方案,避免了特殊调制器的使用和昂贵的4电平方案；提出针对16-QAM码型的低复杂度的数字信号处理算法,成功实现对色散、偏振串扰、偏振模色散、激光器相位噪声和频率偏差的补偿；仿真测试了上述方案在31种不同链路环境中的性能,实验产生224-Gb/s PM-16-QAM信号,采取相干接收和离线数字信号处理,证明上述方案的可行性。（3） Hexagonal-16-QAM产生技术以及相应的相干接收机数字信号处理算法的研究。首次提出一种Hexagonal-16-QAM信号的简单可行的产生方案,其星座点在I-Q平面上达到二维密堆积,相比传统的Square-16-QAM,在不改变符号携带比特数目的情况下达到更高的能量利用率；提出针对Hexagonal-16-QAM信号的基于训练序列的相干接收数字信号处理算法；实验实现了100-Gb/s Hexagonal-16-QAM信号的产生和接收。
秦江星[9]（2012）在《高速光纤通信双偏振相位调制系统及其偏振模色散补偿的研究》文中认为人们对于传输系统容量的需求推动着高速光纤传输系统的发展。目前提高传输系统单波容量的方案主要是基于多级相位调制的偏分复用技术。而随着通信系统速率的提高,光纤中的色度色散（CD）非线性效应、偏振模色散（PMD）等对系统的影响愈加明显,成为制约系统升级的主要因素。此外,随着多级相位调制格式的应用,系统对光信噪比（OSNR）的要求日益升高。如何解决高速光纤通信中的信号损伤及降低系统对OSNR的要求成为高速偏分复用系统亟待解决的问题。本文对偏分复用的相位调制系统进行了研究和仿真,并主要对光纤中的偏振模色散进行了补偿,同时对可降低接收端OSNR要求的前向纠错码（FEC）进行了初步研究。本文的主要工作及创新如下：介绍了光码型调制技术,详细分析了光调制解调常用器件—马赫-曾德尔调制器和马赫曾德尔延迟干涉仪的工作原理,并应用这些器件的数学模型仿真实现了DPSK.DQPSK及QAM等典型码型的调制与解调,得到了相应信号的频谱图、星座图和眼图。总结了各种偏振模色散补偿技术包括电补偿、光补偿技术,以及利用FEC+偏振扰动进行PMD缓解的技术。重点研究了光域的PMD补偿技术,并对PMD补偿中的偏振度（DOP）反馈信号及粒子群优化（PSO）搜索算法进行了仿真分析。仿真搭建了一种新型双偏振态的DPSK系统,该系统同时采用偏振态和相位承载信息。数值分析了其性能,包括频谱利用率,偏振模色散容忍度等,并与DPSK及DQPSK系统性能进行了比较。提出并搭建了新型双偏振DQPSK调制系统,推导出其预编码公式,并利用数值仿真的方法对其CD容忍度、PMD容忍度以及接收端对OSNR要求等性能进行了分析。同时分析并优化了信号DOP,以DOP为反馈信号实现了对双偏振DQPSK系统的PMD补偿。补偿后在1dB OSNR代价下,PMD容忍度较补偿前提高89ps。利用数值拟合的方法推导出了应用于DPSK和DQPSK光通信系统的前向纠错码LDPC译码初始化信息公式。
徐天华[10]（2012）在《高速相干光纤通信系统中色散补偿及载波相位评估的研究》文中认为由于高的能量效率和频带效率,结合了先进调制方式的相干检测技术已经成为下一代高速光通信网络最有前途的技术之一。利用电子技术领域强大的数字信号处理功能,相干光接收机可以良好地补偿色度色散、偏振模色散、激光相位噪声以及光纤非线性效应等传输损耗。近期,这些补偿系统损耗的数字信号处理算法的实现已成为相干通信系统中的热点研究内容。在本文中,我们进行了相干光接收机中数字色度色散补偿方法的对比研究以及数字光载波相位评估算法的详细分析。同时,我们也对偏振模色散的自适应补偿进行了简要的理论分析。为了实现这些研究工作,我们基于虚拟光学仪器平台开发了一套112-Gbit/s非归零码偏振复用正交相移键控高速相干光纤通信系统。基于此相干传输系统,主要进行了以下工作:色度色散补偿方面,我们对比了目前常用的几种数字滤波器在光纤色度色散补偿中的性能,分析了他们对于不同光纤长度的相干光纤通信系统的适应性,以及存在小幅度色散扰动变化时的适应性,并且分析了这几种数字滤波器实现的算法复杂度。从理论计算和模拟测试两个方面给出了时域色散补偿算法所需抽头数量的上限和下限,以及频域色散补偿算法所需的最小重叠数据长度和最佳傅里叶变换长度。在载波相位评估分析中,引入了数字均衡增强相位噪声的概念,并分析了其对高速相干光纤通信系统性能的影响。同时,研究了不同数字色散补偿算法对激光相位噪声的增强作用,首次发现了最小均值平方色散补偿模块能够同时等量地增强发射机和接收机相位噪声的现象。同时,针对单抽头归一化最小均值平方相位评估方法、差分相位检测方法、模块平均相位评估算法和Viterbi-Viterbi相位评估算法,给出了存在数字均衡增强相位噪声时的极限误码率的解析表达式,并且在实现的高速相干光纤通信系统中进行了验证,模拟测试结果与理论计算达到很好的吻合。
二、高速光纤通信中的偏振模色散补偿技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高速光纤通信中的偏振模色散补偿技术（论文提纲范文）
（1）高频谱效率光纤通信系统中偏振相关损伤均衡方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 全球数据业务的需求与变化趋势 |
| 1.2 光纤通信系统的发展历程、趋势与挑战 |
| 1.2.1 光纤通信系统的发展历程 |
| 1.2.2 光纤通信系统的发展趋势 |
| 1.2.3 高速光纤通信面临的问题与挑战 |
| 1.3 高速光纤通信系统中偏振相关损伤均衡研究现状 |
| 1.3.1 RSOP均衡研究现状 |
| 1.3.2 PDL损伤均衡的研究现状 |
| 1.3.3 SV-DD系统损伤均衡的研究现状 |
| 1.4 论文研究内容与创新点 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光纤通信系统基础理论 |
| 2.1 相干光通信系统 |
| 2.1.1 发射机 |
| 2.1.2 相干接收机 |
| 2.2 SV-DD系统 |
| 2.2.1 SV-DD系统发射机 |
| 2.2.2 SV-DD系统接收机 |
| 2.3 光纤信道损伤 |
| 2.3.1 损耗及ASE噪声 |
| 2.3.2 色度色散 |
| 2.3.3 非线性效应 |
| 2.4 偏振效应 |
| 2.4.1 偏振光的数学表示 |
| 2.4.2 偏振态变化 |
| 2.4.3 偏振模色散 |
| 2.4.4 偏振相关损耗 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 光纤通信系统损伤均衡技术研究 |
| 3.1 正交化和归一化 |
| 3.2 色度色散均衡 |
| 3.3 克尔非线性效应均衡 |
| 3.4 偏振相关损伤均衡 |
| 3.4.1 恒模和多模算法 |
| 3.4.2 斯托克斯空间法 |
| 3.4.3 基于卡尔曼滤波器的算法 |
| 3.5 SV-DD系统偏振损伤均衡 |
| 3.5.1 盲均衡算法 |
| 3.5.2 训练序列辅助的均衡算法 |
| 3.5.3 判决辅助最小均方算法 |
| 3.5.4 基于卡尔曼滤波器的算法 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 光纤信道中RSOP建模与快速RSOP损伤均衡研究 |
| 4.1 两参量RSOP模型 |
| 4.1.1 SOP的两参量表示 |
| 4.1.2 两参量RSOP建模分析 |
| 4.2 RSOP的3参量模型 |
| 4.3 两参量RSOP模型引发的问题 |
| 4.3.1 两参量RSOP模型的不完备性 |
| 4.3.2 两参量RSOP模型导致的补偿问题 |
| 4.4 基于卡尔曼滤波器的三参量RSOP均衡算法 |
| 4.4.1 基于卡尔曼滤波器的三参量RSOP均衡算法原理 |
| 4.4.2 基于卡尔曼滤波器的三参量RSOP均衡算法性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 快速RSOP和PDL联合均衡方案研究 |
| 5.1 PDL模型及对信号的影响 |
| 5.2 光纤信道中的PDL和RSOP联合效应 |
| 5.3 RSOP和PDL联合均衡方案设计 |
| 5.3.1 对RSOP和PDL联合损伤模型的简化 |
| 5.3.2 功率差的均衡以及RSOP的追踪 |
| 5.3.3 OSNR不平衡的缓解 |
| 5.4 快速RSOP和PDL联合均衡方案验证与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 SV-DD系统中CD与RSOP联合均衡研究 |
| 6.1 SV-DD系统中CD与RSOP联合效应 |
| 6.2 基于卡尔曼滤波器的CD与RSOP联合均衡算法设计 |
| 6.2.1 卡尔曼滤波算法设计三要素 |
| 6.2.2 滑窗结构 |
| 6.2.3 均衡方案流程 |
| 6.3 基于卡尔曼滤波器的CD与RSOP联合均衡算法验证与分析 |
| 6.3.1 基于卡尔曼滤波器的CD与RSOP联合均衡算法参数优化 |
| 6.3.2 基于卡尔曼滤波器的CD与RSOP联合均衡算法性能分析 |
| 6.3.3 基于卡尔曼滤波器的CD与RSOP联合均衡算法复杂度分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 未来展望 |
| 缩略词对照表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（2）高速相干光通信系统中针对极端场景下偏振损伤的均衡算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高速相干光通信系统的前景与发展 |
| 1.2 高速相干光通信系统信号损伤补偿的目的及意义 |
| 1.3 高速相干光通信系统中极端信号损伤补偿的研究现状 |
| 1.4 论文研究内容及结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 高速偏分复用相干光通信系统基础理论 |
| 2.1 高速偏分复用系统基本原理与结构 |
| 2.2 高速相干光通信系统的基础架构 |
| 2.2.1 发射端 |
| 2.2.2 接收端 |
| 2.3 信号损伤模型 |
| 2.3.1 光纤损耗 |
| 2.3.2 色散 |
| 2.3.3 偏振效应相关损伤 |
| 2.3.4 载波相位噪声和载波频率偏移 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 光纤信号损伤均衡技术概览 |
| 3.1 DSP模块单元算法流程 |
| 3.2 信号损伤均衡算法 |
| 3.2.1 色度色散补偿 |
| 3.2.2 偏振解复用 |
| 3.2.3 载波频偏估计 |
| 3.2.4 载波相位恢复 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于卡尔曼滤波器的极端损伤均衡算法研究 |
| 4.1 极端损伤物理场景概述 |
| 4.2 EKF滤波算法基础理论 |
| 4.3 基于EKF的极端信号损伤均衡算法的设计 |
| 4.3.1 信道模型与损伤补偿模型 |
| 4.3.2 联合补偿结构与Kalman算法流程 |
| 4.4 算法性能比较与分析 |
| 4.4.1 仿真平台以及系统配置 |
| 4.4.2 性能比较与分析 |
| 4.4.3 计算复杂度比较与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 下一步工作计划 |
| 缩略词对照表 |
| 致谢 |
| 作者攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（3）超100G光传输高级调制解调和概率星座整形技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 高级调制解调技术的国内外研究进展 |
| 1.1.2 概率星座整形的国内外研究进展 |
| 1.2 本课题研究意义及结构安排 |
| 2 高级调制解调和相干接收技术 |
| 2.1 光通信系统高级调制原理 |
| 2.1.1 光信号调制技术 |
| 2.1.2 相位调制格式调制与解调 |
| 2.2 光相干探测 |
| 2.2.1 光相干探测原理 |
| 2.2.2 光相干接收机 |
| 2.3 400Gbit/s光传输系统调制方案技术研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 超100G光通信系统的链路损伤与DSP补偿技术 |
| 3.1 光纤链路损伤 |
| 3.1.1 光纤损耗 |
| 3.1.2 光纤色度色散 |
| 3.1.3 偏振模色散 |
| 3.1.4 相位噪声 |
| 3.1.5 光纤非线性效应 |
| 3.2 相干接收信号补偿和恢复 |
| 3.2.1 色散补偿 |
| 3.2.2 偏振解复用 |
| 3.2.3 频偏估计和载波相位估计 |
| 3.3 400Gbit/s光通信系统的链路特性仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 概率星座整形技术方案研究 |
| 4.1 星座整形技术 |
| 4.1.1 概率整形与几何整形 |
| 4.1.2 概率整形的研究必要性 |
| 4.2 概率整形基本原理 |
| 4.3 概率星座整形方案 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于算数编码概率整形算法的系统仿真研究 |
| 5.1 目前概率星座整形技术存在的问题 |
| 5.2 概率星座整形方案与关键模块设计 |
| 5.2.1 分布匹配器 |
| 5.2.2 算数编码方案 |
| 5.3 概率星座整形系统设计 |
| 5.3.1 二进制标记(星座标记) |
| 5.3.2 编码调制 |
| 5.3.3 解调器 |
| 5.3.4 可调速率范围 |
| 5.4 仿真结果与性能分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录1 攻读硕士学位期间参与的项目和发表论文 |
| 附录2 主要英文缩写语对照表 |
（4）偏振模色散对高速光纤通信系统性能的影响（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 PSA构成及放大原理 |
| 3 级联PSA高速光纤通信系统理论分析与计算模型 |
| 4 仿真实验分析 |
| 4.1 信号脉冲波形对PSA色散补偿性能的影响 |
| 4.2 PSA对偏振模色散的补偿 |
| 5 结论 |
（5）高速光纤通信技术的研究分析（论文提纲范文）
| 1 高速光纤通信技术的分析 |
| ■1.1光纤通信的基本原理 |
| ■1.2光纤通信的特征 |
| ■1.3光纤通信的研究方向 |
| 2 高速光纤通信技术存在的问题分析 |
| 3 高速光纤通信中信号损伤的补偿技术研究分析 |
| 4 关于高速光纤通信的研究趋势 |
| 5 结论 |
（6）关于高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究（论文提纲范文）
| 1 高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术应用概况分析 |
| 2 高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术应用分析 |
| 3 高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术应用效果分析 |
| 4 结束语 |
（7）关于高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究（论文提纲范文）
| 1 高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术应用概况分析 |
| 2 高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术应用分析 |
| 3 高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术应用效果分析 |
| 4 结束语 |
（8）高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤通信的发展现状与发展趋势 |
| 1.2 高速光纤通信系统中信号损伤的缓解与补偿技术 |
| 1.3 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光纤通信系统基础 |
| 2.1 发射机 |
| 2.1.1 光源 |
| 2.1.2 调制器 |
| 2.2 接收机 |
| 2.2.1 直接检测(Ⅰ) |
| 2.2.2 直接检测(Ⅱ) |
| 2.2.3 相干接收机 |
| 2.3 光纤链路 |
| 2.3.1 损耗 |
| 2.3.2 偏振串扰和偏振相关损耗 |
| 2.3.3 色散 |
| 2.3.4 偏振模色散 |
| 2.3.5 自发辐射噪声 |
| 2.3.6 光滤波器效应 |
| 2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 在40G系统中采用高级码型调制技术与光域偏振模色散补偿技术相结合的技术方案 |
| 3.1 光域偏振模色散补偿器 |
| 3.1.1 自适应光域偏振模色散补偿原型机结构 |
| 3.1.2 偏振控制模块 |
| 3.1.3 反馈信号采集模块 |
| 3.1.4 算法控制模块 |
| 3.1.5 影响性能的因素分析 |
| 3.2 40G系统光域偏振模色散补偿实验 |
| 3.2.1 偏振模色散模拟环境与自适应光域偏振模色散补偿器 |
| 3.2.2 实验设置 |
| 3.2.3 静态性能 |
| 3.2.4 动态性能 |
| 3.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 在100G系统中采用PM-QPSK和相干接收的技术方案 |
| 4.1 112-Gb/s PM-QPSK信号的发射与接收 |
| 4.1.1 发射 |
| 4.1.2 接收 |
| 4.2 信号损伤与相干接收数字信号处理算法 |
| 4.2.1 光纤中的信号损伤 |
| 4.2.2 相干接收数字信号处理算法简述 |
| 4.2.3 色散补偿 |
| 4.2.4 时钟相位恢复 |
| 4.2.5 剩余色散和偏振相关损伤的补偿 |
| 4.2.6 频偏估计 |
| 4.2.7 载波相位恢复 |
| 4.2.8 判决、符号映射与误码率计算 |
| 4.3 实验研究 |
| 4.3.1 实验设置 |
| 4.3.2 实验结果 |
| 4.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 在100G以上系统中采用高阶QAM码型调制与相干接收的技术方案 |
| 5.1 仿真研究 |
| 5.1.1 224-Gb/s PM-16-QAM产生与接收 |
| 5.1.2 针对PM-16-QAM的相干接收数字信号处理算法 |
| 5.1.3 算法在不同情况下的表现 |
| 5.1.4 更高阶QAM的产生 |
| 5.2 系统传输实验 |
| 5.2.1 实验设置 |
| 5.2.2 实验结果 |
| 5.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 产生Hexagonal-16-QAM以及相应的相干接收机数字信号处理算法 |
| 6.1 Hexagonal-16-QAM的产生方案 |
| 6.2 针对Hexagonal-16-QAM的数字信号处理算法 |
| 6.3 实验验证 |
| 6.3.1 实验设置 |
| 6.3.2 实验结果 |
| 6.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结和展望 |
| 缩略词 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（9）高速光纤通信双偏振相位调制系统及其偏振模色散补偿的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤通信系统研究现状 |
| 1.2 多级相位调制技术研究热点与现状介绍 |
| 1.3 偏振模色散补偿技术概述 |
| 1.4 纠错编码FEC在光通信中的研究意义和现状介绍 |
| 1.5 论文的结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 光纤通信系统多级相位调制技术研究 |
| 2.1 调制技术概述 |
| 2.2 光调制常用器件原理介绍 |
| 2.2.1 马赫-曾德尔调制器基本原理 |
| 2.2.2 马赫曾德尔延迟干涉仪基本原理 |
| 2.3 DPSK调制格式研究 |
| 2.3.1 DPSK调制原理 |
| 2.3.2 DPSK解调原理 |
| 2.3.3 DPSK仿真结果 |
| 2.4 DQPSK调制格式研究 |
| 2.4.1 DQPSK调制原理 |
| 2.4.2 差分预编码 |
| 2.4.3 DQPSK解调原理 |
| 2.4.4 DQPSK仿真结果 |
| 2.5 QAM调制格式 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 偏振模色散补偿技术的研究 |
| 3.1 偏振光的基本概念 |
| 3.1.1 偏振光的琼斯(Jones)矢量表示法 |
| 3.1.2 偏振光的斯托克斯(Stokes)矢量表示法 |
| 3.2 偏振模色散的产生机理 |
| 3.3 偏振模色散的缓解与补偿技术总结 |
| 3.3.1 电补偿 |
| 3.3.2 光电补偿 |
| 3.3.3 光补偿 |
| 3.4 偏振模色散的光域补偿技术 |
| 3.4.1 PMD补偿单元 |
| 3.4.2 反馈信号监控单元 |
| 3.4.3 逻辑控制单元 |
| 3.5 偏振模色散其他补偿方法介绍 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 双偏振态的DPSK传输系统性能分析 |
| 4.1 双偏振态的DPSK传输系统 |
| 4.2 系统性能分析 |
| 4.2.1 频谱利用率分析 |
| 4.2.2 接收端对OSNR的要求分析 |
| 4.2.3 信号对偏振模色散的容忍度分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 双偏振态的DQPSK传输系统性能分析 |
| 5.1 新型双偏振态的DQPSK系统结构 |
| 5.1.1 发射结构 |
| 5.1.2 接收结构 |
| 5.1.3 预编码实现 |
| 5.1.4 滤波器参数设置 |
| 5.2 系统性能分析 |
| 5.2.1 频谱利用率分析 |
| 5.2.2 OSNR-BER性能分析 |
| 5.2.3 色散容忍度性能分析 |
| 5.2.4 偏振模色散容忍度性能分析 |
| 5.3 偏振模色散补偿 |
| 5.3.1 偏分复用信号偏振度(DOP)分析 |
| 5.3.2 PMD补偿结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 光通信中LDPC译码初始化信息公式研究 |
| 6.1 光传输系统中LDPC译码初始化信息公式的研究 |
| 6.1.1 光通信中LDPC译码初始化信息定义 |
| 6.1.2 LDPC在DPSK系统中的初始化信息公式的研究 |
| 6.1.3 LDPC在DQPSK系统中的初始化信息公式的研究及仿真 |
| 6.2 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 缩略词汇表 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
（10）高速相干光纤通信系统中色散补偿及载波相位评估的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 相干光纤通信技术概述 |
| 1.1.1 相干光纤通信系统基本结构 |
| 1.1.2 相干光纤通信的历史发展 |
| 1.1.3 相干光纤通信的复苏 |
| 1.1.4 相干光纤通信的发展现状 |
| 1.2 相干光通信的数字补偿技术的发展 |
| 1.2.1 色度色散补偿技术 |
| 1.2.2 偏振模色散补偿技术 |
| 1.2.3 载波相位评估技术 |
| 1.2.4 非线性效应的补偿技术 |
| 1.3 本论文的主要工作和各章主要内容 |
| 第二章 相干传输系统中的链路损耗 |
| 2.1 光纤损耗 |
| 2.1.1 光纤衰减系数 |
| 2.1.2 材料吸收 |
| 2.1.3 瑞利散射 |
| 2.2 光纤色度色散 |
| 2.2.1 色度色散参数 |
| 2.2.2 材料色散 |
| 2.2.3 波导色散 |
| 2.2.4 高阶色散 |
| 2.3 光纤偏振模色散 |
| 2.4 激光器相位噪声 |
| 2.5 光纤非线性效应 |
| 2.5.1 受激光学散射 |
| 2.5.2 非线性相位调制 |
| 2.5.3 四波混频 |
| 本章小结 |
| 第三章 高速偏振复用正交相移键控相干通信系统 |
| 3.1 虚拟光学仪器(VPI)平台 |
| 3.2 高速相干光通信系统 |
| 3.3 相干通信系统的理论分析 |
| 3.3.1 光发射机模型 |
| 3.3.2 光纤传输信道模型 |
| 3.3.3 相干光接收机模型 |
| 本章小结 |
| 第四章 相干光纤通信系统中的数字信号处理 |
| 4.1 相干接收机中的数字信号处理模块 |
| 4.2 色度色散补偿算法 |
| 4.2.1 最小均值平方均衡 |
| 4.2.2 光纤色散有限脉冲响应均衡 |
| 4.2.3 频域色散均衡 |
| 4.3 偏振模色散的补偿算法 |
| 4.3.1 最小均值平方偏振模色散均衡 |
| 4.3.2 常模数算法偏振模色散均衡 |
| 4.4 色散均衡增强相位噪声 |
| 4.5 载波相位评估算法 |
| 4.5.1 归一化最小均值平方相位评估 |
| 4.5.2 差分相位检测 |
| 4.5.3 模块平均相位评估 |
| 4.5.4 Viterbi-Viterbi 相位评估 |
| 本章小结 |
| 第五章 数值模拟结果分析 |
| 5.1 色度色散补偿 |
| 5.1.1 静态色度色散补偿 |
| 5.1.2 动态色散补偿 |
| 5.1.3 算法复杂度 |
| 5.2 载波相位评估 |
| 5.2.1 归一化最小均值平方相位评估 |
| 5.2.2 差分相位检测 |
| 5.2.3 相位噪声相关系数评估 |
| 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文完成的主要工作 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文和参加科研情况 |
| 附录 |
| 致谢 |
四、高速光纤通信中的偏振模色散补偿技术（论文参考文献）
- [1]高频谱效率光纤通信系统中偏振相关损伤均衡方法研究[D]. 崔楠. 北京邮电大学, 2020(04)
- [2]高速相干光通信系统中针对极端场景下偏振损伤的均衡算法研究[D]. 易玮. 北京邮电大学, 2020(05)
- [3]超100G光传输高级调制解调和概率星座整形技术研究[D]. 彭家昕. 武汉邮电科学研究院, 2020(11)
- [4]偏振模色散对高速光纤通信系统性能的影响[J]. 宋利娜,王炜. 激光杂志, 2020(02)
- [5]高速光纤通信技术的研究分析[J]. 丛犁,杜秋实,张艳. 电子制作, 2018(22)
- [6]关于高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究[J]. 韦阮威. 通讯世界, 2016(13)
- [7]关于高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究[J]. 张翔. 通讯世界, 2016(06)
- [8]高速光纤通信系统中信号损伤缓解与补偿技术的研究[D]. 翁轩. 北京邮电大学, 2013(01)
- [9]高速光纤通信双偏振相位调制系统及其偏振模色散补偿的研究[D]. 秦江星. 北京邮电大学, 2012(08)
- [10]高速相干光纤通信系统中色散补偿及载波相位评估的研究[D]. 徐天华. 天津大学, 2012(08)