基于少模光纤的模分复用系统多输入多输出均衡与解调

针对光纤模分复用传输系统中模式耦合串扰问题, 设计并制备了一种新型少模光纤, 其较高的模式差分群延时保证各模式信道独立传输.在此基础上, 提出一种级联多输入多输出(MIMO)延时均衡算法, 进一步减少源于模式复用器和解复用器的模式串扰, 提高基于少模光纤的模分复用传输系统的传输距离和传输容量.与传统MIMO均衡算法相比, 级联MIMO延时均衡算法在没有显著增加计算复杂度的条件下, 能够应用于模式差分群延时很大的模分复用传输系统.对单信道传输速率为 40 Gbps的四相相移键控两模复用传输系统进行仿真, 经40 km少模光纤传输后, 采用级联MIMO均衡算法较普通MIMO均衡算法有1.7 dB的质量因子的提升. 仿真结果证明, 使用少模光纤和级联MIMO延时均衡算法能够有效地消除模分复用信号间的串扰, 有望在下一代大容量光纤传输系统中获得 推广应用. 关键词： 模分复用 少模光纤 模式差分群延时 多输入多输出均衡     

基于改进蝙蝠算法的CO-OFDM系统峰均比抑制技术

为了抑制相干光正交频分复用系统中的峰值平均功率比,采用蝙蝠算法优化系统子载波的相位.同时针对蝙蝠算法存在的易陷入局部最优和收敛精度不高的问题,对蝙蝠算法进行改进.在蝙蝠的速度更新公式中加入蝙蝠的自我学习部分,并引入惯性权值和学习因子,在保证算法收敛速度的同时尽可能提高算法的收敛精度,防止算法出现早熟收敛情况.采用改进算法对正交幅度调制、100 Gb/s的相干光正交频分复用系统进行仿真实验,仿真结果表明,改进算法有较强的搜索能力和较高的搜索精度,使正交频分复用信号的峰值平均功率比降低了5.48 dB,相对于蝙蝠算法降低了0.52 dB,改进算法的峰值平均功率比抑制性能得到了进一步的提高.     

基于改进蝙蝠算法的CO-OFDM系统峰均比抑制技术（英文）

为了抑制相干光正交频分复用系统中的峰值平均功率比,采用蝙蝠算法优化系统子载波的相位.同时针对蝙蝠算法存在的易陷入局部最优和收敛精度不高的问题,对蝙蝠算法进行改进.在蝙蝠的速度更新公式中加入蝙蝠的自我学习部分,并引入惯性权值和学习因子,在保证算法收敛速度的同时尽可能提高算法的收敛精度,防止算法出现早熟收敛情况.采用改进算法对正交幅度调制、100Gb/s的相干光正交频分复用系统进行仿真实验,仿真结果表明,改进算法有较强的搜索能力和较高的搜索精度,使正交频分复用信号的峰值平均功率比降低了5.48dB,相对于蝙蝠算法降低了0.52dB,改进算法的峰值平均功率比抑制性能得到了进一步的提高.     

偏分复用系统中偏振模色散补偿与偏分解复用一体化方案

本文建立了偏分复用系统中偏振模色散与信号偏振态变化引起信道串扰的数学模型, 分析了偏振模色散对偏分复用信道射频功率的影响, 并提出了适用于偏分复用系统的光域偏振模色散补偿与偏分解复用同时进行的方案: 用信道的射频功率作为反馈控制信号, 监测链路中偏振模色散和偏振态变化引起的信道串扰的大小, 用改进的粒子群优化算法对偏振控制器进行自适应控制, 同时完成偏振模色散补偿与偏分解复用. 在112 Gb/s偏分复用-差分正交相移键控(PDM-DQPSK)传输系统中仿真验证了该方案的有效性. 结果表明该方案可以使112 Gb/s-PDM-DQPSK传输系统完成自适应偏分解复用的同时, 在1 dB的光信噪比代价下, 使系统对偏振模色散的容忍度提高20 ps. 关键词： 偏分复用系统 信道串扰 偏振模色散 偏分解复用     

湍流信道下无线光副载波盲均衡算法研究EI北大核心CSCD

建立了针对大气湍流时变信道的盲均衡系统模型.基于无线光副载波四相相移键控调制,在不同光强起伏方差下分析了两种自适应盲均衡算法的收敛性、稳定性和均方误差,对比了均衡前后星座图改善效果.结果表明:随着湍流强度的增加,变步长恒模算法较固定步长恒模算法收敛快、均方误差小,但其稳定性差,且比例因子逐渐减小算法才能收敛.探测器接收的信号经过两种盲均衡器后星座图聚敛性均得到有效改善.在相同信噪比下湍流信道与高斯信道相比,湍流信道算法迭代步长因子和比例因子取值较小才可收敛,均方误差大.两种盲均衡算法可有效改善湍流信道下星座图聚敛性,对提高无线光接收端星座图检测率具有一定的意义.     

一种基于恒模算法改进的光相位均衡技术

传统恒模盲均衡技术由于在信号相位均衡中采用固定步长,致使相位点的收敛速度和收敛精度之间相互制约,其应用范围受到很大的限制。为使接收到的信号恢复效果达到最佳,对传统算法进行了改进,提出了一种以均方误差为判决依据,用时变步长代替固定步长的恒模盲均衡算法,同时对两种算法的均方误差曲线进行比较分析。实验结果表明,随着迭代次数的增加,改进算法恢复的星座图中相位点的收敛速度是原始算法的3倍,其迭代次数在2 000点以后便趋于稳定,使得相位之间的误差减少,信号的恢复效果明显。     

基于自适应ICA的PDM-CO-OFDM系统信道均衡算法

基于独立成分分析法(ICA)能够实现偏振复用相干光正交频分复用(PDM-CO-OFDM)系统的盲信道均衡,与基于导频的信道均衡方法相比,能极大提高系统的频谱利用率。然而这种固定步长的ICA算法对每个子载波采用迭代算法来计算信道频率响应分离矩阵,需要经过几十次迭代才能收敛。为有效降低该算法的计算复杂度,提出一种基于自适应步长ICA的盲信道均衡算法,采用自适应分离步长提高迭代算法的收敛速度。基于100 Gb/s 16进制正交振幅调制(16 QAM)PDM-CO-OFDM系统,仿真实验表明该自适应算法的系统误码率性能优于固定步长ICA算法的结果,且收敛速度提高5倍以上,能够用于未来高速PDM-CO-OFDM系统接收端进行高效信道均衡。     

超指数判决反馈水声信道盲均衡算法实验研究

利用超指数算法收敛速度快的优点,对判决反馈盲均衡算法的前向权向量的迭代式进行了修正,提出了一种新的判决反馈盲均衡算法。该算法具有收敛速度快,跟踪性能好等特点。通过水池实验,获得了符合盲均衡算法统计特性的BPSK数据,对所提出的算法与自适应判决反馈均衡算法,常数模盲均衡算法等进行了对比分析。结果表明,该算法可以有效的降低误码率,且收敛速度要优于其他算法,可靠实现了对多途水声信道的均衡。     

改进的MPPM-QPSK光通信系统两模均衡算法

多脉冲位置调制联合正交相移键控(MPPM QPSK)在接收机灵敏度方面具有明显优势,均衡算法可以有效优化数字相干光通信系统中信号带宽受限和码间串扰带来的影响,提高信号的传输质量.针对恒模算法仅能优化MPPM-QPSK中QPSK部分的问题,对两模均衡算法的内圈参考模值进行改进,提出了一种内圈模值不为0的两模均衡算法.将该算法应用到10 Gbit/s单载波高斯成形和Nyquist成形的MPPM-QPSK相干光通信系统中,并对其内圈模值、抽头数和步长等参数进行优化.实验结果表明,相比使用传统两模算法的系统,本系统的接收机灵敏度优化了约0.1dB.当脉冲数m=2,4,8,16时,相比不加均衡算法的系统,本系统的接收机灵敏度分别优化了0.9 dB,0.6 dB,0.5 dB,0.4 dB.     

相干偏振复用正交相移键控实时相干接收中的并行流水型恒模算法(英文)

在对相干偏振复用四相相移键控信号进行偏振解复用的实时相干接收机中,为高效补偿偏振效应,同时降低系统对时钟频率要求与系统中FPGA资源的使用量,对接收机中广泛采用的恒模算法从并行性、滤波器阶数、以及流水性3方面进行了研究改进,提出了并行流水型恒模算法.研究结果显示,在43Gb/s高速相干接收系统中,相干接收机的并行度宜为32,滤波器阶数宜为5.VPI与MATLAB联合仿真结果表明,采用本文提出的并行流水型恒模算法后,基于FPGA的四相相移键控信号实时相干接收机对时钟频率的要求可以降低到168MHz;在不丢包的情况下,系统能够处理43Gb/s相干接收系统中的全部数据,有效实现偏振解复用;在背靠背情况下,补偿1×10-3误码率的OSNR为14.5dB.利用高层次综合软件将并行流水型恒模算法下载到FPGA中,DSP资源的使用量仅仅是传统算法使用量的1/8.     

An improvement on constant modulus algorithm for polarization demultiplexing in optical coherent receivers

In order to solve the problem of ill-convergence for constant modulus algorithm (CMA) in polarization division multiplexing system with optical coherent receivers, a modified CMA based on bit error rate (BER) aiding to control initial tap setup, named as BER-Aiding CMA (BA-CMA), is proposed in this paper. By analyzing the principle of CMA for adaptive digital equalization and polarization demultiplexing, the convergence behavior that leads to undesirable result is evaluated and therefore BA-CMA is proposed. Simulation results show that the proposed algorithm is able to overcome the undesirable convergence effectively and keep inherent advantages of CMA at the same time.     

基于数字相干叠加的相干光正交频分复用系统中光纤非线性容忍性研究

光正交频分复用系统中的光纤非线性效应制约着系统进一步的扩容. 针对此问题, 提出一种数字相干叠加的方法, 用于提高相干光正交频分复用系统对光纤非线性的容忍性. 仿真中, 5通道的波分复用下偏振复用相干光正交频分复用系统的每个通道传输四进制正交振幅调制映射的71.53 Gbit/s信号在光纤中传输400 km. 首先, 通道间隔为25 GHz, 与传统相干光正交频分复用系统相比, 色散补偿前后, 使用数字相干叠加的相干光正交频分复用系统的信噪比分别提升了6.02 dB和9.05 dB, 最佳入纤光功率均增大了2 dB; 其次, 通道间隔为50 GHz, 色散补偿前后, 信噪比分别提升了4.9 dB和8.75 dB. 通过理论推导及仿真, 验证了所提方法能有效消除相干光正交频分复用系统的一阶非线性失真, 进而提高系统对光纤非线性的容忍性.     

A novel method of polarization state control for olarization division multiplexing system

We describe a new algorithm in a cost effective polarization division multiplexing (PDM) system. Without modifying the existing transmitter, receiver electronics, or softwares, we use a special optical scheme to demultiplex the signal multiplexed and improve it with a conjugated gradient algorithm. We experimentally resume the polarization state with a deviation under 5% and the power loss less than 20 dB which proves the feasibility of the polarization control algorithm in the new polarization multiplexing system.     

An improved channel estimation method for a WDM transmission system derived from the CO-OFDM with PDM 64-QAM

In this study, firstly we presented a wavelength division multiplexed (WDM) transmission system derived from the coherent optical orthogonal frequency division multiplexing (CO-OFDM) with polarization division multiplexing (PDM) and 64 order quadrature amplitude modulation (QAM). We then proposed an improved channel estimation method based on discrete Fourier transform for the system to further improve the performance of the WDM transmission system. Under the experimental conditions employed, the principle and the spectral efficiency of the system, including a proposed algorithm to improve its performance (e.g. the robustness of the transmission impairments of the system) were studied. The simulations results demonstrated that our method improved the system efficient significantly. The system signal at 24 Tb/s can achieve a spectral efficiency of 12.5 bit/s/Hz up to a distance of 2000 km.     

超高速相干光通信两步步长优化CMA算法

在超高速相干光通信中，对偏振解复用损伤和偏振模色散的补偿一般采用恒模算法(constant modulus algorithm, CMA)。标准的CMA算法具有自适应动态均衡的功能，加权信号根据输入信号进行不断更新，是一种目前流行的盲均衡算法。通常在CMA算法中，步长系数的取值严重影响着算法收敛、误差矢量幅度(error vector magnitude, EVM)和误码率(bit error ratio, BER)性能评价。提出了一种优化的CMA算法，具有两步步长系数，可标记误差矢量函数曲线稳定时的区间。经过计算验证表明，优化的CMA算法具有不同程度的解调性能改善，能够降低X、Y偏振态的EVM，具备较好的应用性。     

无线光码分多址中一种改进的盲多用户检测算法

干扰消除是无线光码分多址(CDMA)通信系统中的一项关键技术。分析了基于递归最小二乘(RLS)算法的盲多用户检测算法的原理及性能,并将其应用于采用光正交码的无线光CDMA系统中。讨论了该系统中遗忘因子的选取原则及其对算法的收敛性和系统误码率性能的影响。为了克服固定遗忘因子所带来的矛盾,提出了一种改进的变遗忘因子RLS盲多用户检测算法,并对遗忘因子进行了修正。结果表明,采用改进的方法后系统能获得较快的收敛速度和跟踪速度,收敛时的估计误差也较小,而且信号干扰比由传统算法的6dB提高到9dB。说明采用变遗忘因子的RLS算法不仅适合于采用光正交码的无线光CDMA系统,而且跟踪期望用户信号的性能良好。     

Normalized LMS digital filter for chromatic dispersion equalization in 112-Gbit/s PDM-QPSK coherent optical transmission system

High bit rates optical communication systems pose the challenge of their tolerance to linear and non-linear fiber impairments. Coherent optical receivers using digital signal processing techniques can mitigate the fiber impairments in the optical transmission system, including the chromatic dispersion equalization with digital filters. In this paper, an adaptive finite impulse response filter employing normalized least mean square algorithm is developed for compensating the chromatic dispersion in a 112-Gbit/s polarization division multiplexed quadrature phase shift keying coherent communication system, which is established in the VPI simulation platform. The principle of the adaptive normalized least mean square algorithm for signal equalization is analyzed theoretically, and at the meanwhile, the taps number and the tap weights in the adaptive finite impulse response filter for compensating a certain fiber chromatic dispersion are also investigated by numerical simulation. The chromatic dispersion compensation performance of the adaptive filter is analyzed by evaluating the behavior of the bit-error-rate versus the optical signal-to-noise ratio, and the compensation results are also compared with other present digital filters.     

Polarization mode dispersion compensation in a novel dual polarization differential quadrature phase shift keying system

A novel dual polarization differential quadrature phase shift keying (DP-DQPSK) system is proposed, whose receiver is the same as the single polarization DQPSK system, while it does not need polarization de-multiplexing like the conventional polarization division multiplexing QPSK (PDM-QPSK). Polarization mode dispersion (PMD) is mainly considered and PMD compensation for the DP-DQPSK system is studied. As the feedback signal for PMD compensation, the degree of polarization of the signals is discussed in detail. The results show that PMD tolerance can be improved by 89 ps within 1 dB optical signal noise ratio penalty after PMD compensation for the DP-DQPSK system.     

四波混频在长距离相干光纤传输中的影响

本文研究光纤非线性现象之一的四波混频对长距离相干多路光纤传输系统的影响.通过对一条长度为550km,采用9个掺铒光纤放大器的频分复用系统的实验,清楚地观察到了四波混频这一光纤非线性.实验的结果符合对四波混频的理论分析与计算.结果表明:对信息容量在每秒10~9bit数量级,采用常规的不归零码作信号方式的多路传输,光纤中的四波混频现象将严重地影响其传输性能.