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随着100G以太网的商用，下一代的光传输系统与光网络必然向着更高速更大容量演进。目前，国际上主要采用两种高频谱效率的系统方案来实现这一目标。一种方案为正交频分复用系统，其利用频域正交子载波实现高频谱效率。该系统具有一定优点:易于进行信道估计、色散补偿，但也面临着对相位噪声比较敏感、峰均比较高的缺点。基于Nyquist数字滤波的奈奎斯特波分复用(Nyquist-WDM)系统利用时域正交复用实现高频谱效率，其峰均比相对较低，得到了人们广泛的关注。 增加光频谱效率还可以通过高阶调制格式来实现，但是，高阶调制格式需要更高的光信噪比，且其对相位噪声以及非线性非常敏感。因此需要合理设置调制格式达到系统性能最优。利用混合调制格式可以实现系统性能与频谱效率的折衷，进而使系统达到最优。 本文在Nyquist-WDM相干光通信领域的研究工作和研究成果如下: (1)在Nyquist-WDM系统中实现基于特殊字符的相位噪声抑制算法 相位噪声是相干光通信系统中不可忽略的影响系统性能的因素之一。本论文中将基于Zadoff-Chu序列的相位噪声抑制算法应用于Nyquist-WDM频域均衡系统中，在抑制激光器线宽引起的相位噪声方面具有明显效果。 (2)对Nyquist-WDM系统的鲁棒性研究 本论文从仿真的角度对Nyquist-WDM系统发射机与接收机的架构进行了详细的描述，对系统的数字信号处理流程以及帧结构组成进行详细说明。将Nyquist-WDM系统与OFDM系统从组成结构以及光频谱效率、峰均比、非线性影响等系统性能上进行了详细比较。最后，对系统的鲁棒性即非理想因素进行研究，分别从DAC电滤波器形状与带宽、信道间隔、DAC/ADC分辨率、DAC/ADC采样点数、预加重对信号的影响等方面对系统进行仿真分析，并对部分影响因素进行实验验证。 (3)混合调制格式的理论与实验研究 本课题组提出了归一化混合调制格式的星座图设计，并与重合的星座图的性能进行比较，得出了各自的优势与缺点。本课题组实现了利用50GHz的栅格在单模光纤上传输396.5Gb/s信号，光频谱效率达到7.93b/s/Hz，传输距离达到480km。基于混合调制格式本课题组实现了40Gb/s、100Gb/s、400Gb/s的不同速率在不同栅格下进行较小代价交换。