【摘 要】
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通信网络中高速率业务的不断发展,对现有的城域网络及省际、国际骨干通信网络的传输带宽提出了更高、更迫切的要求。从目前主流的10/40Gbps光传输技术向100Gb/s演进成为光传
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通信网络中高速率业务的不断发展,对现有的城域网络及省际、国际骨干通信网络的传输带宽提出了更高、更迫切的要求。从目前主流的10/40Gbps光传输技术向100Gb/s演进成为光传输技术的发展趋势。近年来大量研究表明,相位调制及相干接收是最具前景的100Gb/s光传输方式。其中,采用相干接收技术的偏振复用QPSK(PM-QPSK)传输系统最被业界认可。该系统的符号速率比比特率降低4倍,因此有较高的光谱利用率,且收发机结构相对简单实现相对容易。此外,信道中的各种损伤,如色散、载波频偏、相位偏移等导致的信号损伤,都能在接收机中通过电域的数字信号处理(DSP)来灵活地补偿。对调相信号,载波与本振间的频率和相位偏移会使信号产生较大的相位失真,频偏估计和相位恢复成为相干接收机中两个重要的功能模块。本文在国家863计划课题“1 00Gb/s相干光传输关键技术研究(2009AA01Z221)”资助下,对上述系统接收机载波频偏和相位恢复算法展开了深入研究,主要内容如下：1.研究了PM-QPSK的系统组成结构,重点研究了接收机DSP各组成模块的功能,并设计实现了相干接收机后端Matlab仿真平台。2.详细分析了载波频偏估计算法,设计了算法并行处理实施方案以解决现有硬件处理速率不足够高的问题,并仿真验证了方案的可行性。设计了四次方频偏估计算法的并行结构；提出了基于误码性能反馈的BA-PADE (BER-Aided Pre-decision-based Angle Differential Estimator)算法,解决了传统PADE要求初始频偏设置与真实频偏接近的问题；提出了基于PADE的并行处理算法——分组PADE (Grouped-PADE)。所设计方案均通过系统仿真验证了可行性。3.详细分析了载波相位恢复算法,为采用现有FPGA或DSP实现100Gb/s级信号处理,设计了载波相位恢复并行处理方案并仿真验证了方案的可行性。设计了基于Viterbi-Viterbi的优化算法及其并行处理结构,将其同频偏估计并行算法联合进行了二进制定点仿真分析,仿真结果表明并行处理方案可显著降低硬件处理速率要求。
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