一、大容量长距离光传输系统四种调制格式的性能比较（论文文献综述）
赵岩[1]（2021）在《基于机器学习的相干光通信系统性能监测与损伤补偿技术研究》文中指出物联网、云计算和大数据等新兴业务的高速增长推动着光网络向具备高速长距离传输且精细化处理的大容量动态光网络方向演进。为满足繁杂多样的业务需求,光网络需通过实时感知光物理层链路质量且动态调度调制格式等网络资源来建立高谱效和高可靠的光连接,然而动态多变的光连接极大加剧了光网络的复杂性,导致需以较高的复杂度才能有效监测以光信噪比（Optical Signal to Noise Ratio,OSNR）为代表的物理层参数。高波特率、高阶调制格式和波分复用（Wavelength Division Multiplexing,WDM）等高速大容量传输使能技术显着地提升了光网络容量,但高入纤功率导致的显着光纤非线性效应成为限制大容量长距离网络性能的关键性因素之一。现有数字信号处理算法虽然能够有效地补偿光纤非线性损伤,但依旧存在着因计算复杂度过高而难以实际应用的局限性。高波特率传输需采用大带宽高采样率数模转换器（Digital Analog Converter,DAC）,技术难度大且实现成本高。因此,本文针对相干光通信系统中物理层参数监测方案复杂度过高、光纤非线性补偿算法有效性与复杂度相互制约及高波特率传输系统实现代价大等问题,展开了深入的研究,主要研究工作及创新点如下。1、针对现有调制格式识别方案中低复杂度与光纤非线性损伤容忍性难以兼得的问题,本文提出了一种基于随机森林的低复杂度且非线性容忍的调制格式识别方案。得益于简单的二叉树结构以及决策树集成实现的群体智能,随机森林算法可以在显着降低计算复杂度的同时有效克服光纤非线性损伤对调制格式特征分布的不利影响。16 GBaud偏振复用-4/8/16/32/64星座正交幅度调制（Polarization Multiplexing-4/8/16/32/64 Quadrature Amplitude Modulation,PM-4/8/16/32/64QAM）三波长WDM相干光通信系统仿真结果表明,PM-4QAM、PM-8/16QAM和PM-32/64QAM调制格式下当入纤功率分别高达12、7和6 dBm,即比最佳入纤功率大11、6和5 dB时,所提方案仍可保持100%的识别准确率,而且仅需30棵深度为5的决策树,计算复杂度相比于性能相当的深度神经网络算法至少降低了一个数量级。此外,进一步在16 GBaud PM-4/16/32QAM三波长WDM离线实验系统中验证了仿真训练过程所得调制格式识别模型的有效性,实验结果表明在比最佳入纤功率至少大4 dB的情况下该模型仍可实现100%的识别准确率。2、OSNR与调制格式的联合监测有利于在相干接收机中实现成本有效的链路质量诊断及调制格式自适应数字信号处理,但现有联合监测方案大都存在计算复杂度过高的问题。针对该问题,本文提出了一种基于随机森林的低复杂度OSNR估计与调制格式识别联合监测方案。随机森林中集成的众多决策树仅需执行少量计算复杂度低的比较运算,不仅能够以并行模式运行,而且决策树间的群体投票策略和平均策略可有效保证监测精度。16 GBaud PM-4/8/16/32/64QAM系统仿真结果表明,所提联合监测方案中OSNR的平均估计误差均值分别为0.24、0.29、0.31、0.38和0.66 dB,而且当OSNR低至5.12、7.45、10.74、15.15和 1 8.22 dB时,即比软判决前向纠错（Soft Decision Forward Error Correction,SD-FEC）门限至少小1.5 dB情况下,所提联合监测方案的调制格式识别准确率仍可保持在100%。相比于需耗费数以千计乘法运算的支持向量机等算法,所提联合监测方案可在实现性能相当甚至更优的前提下将计算复杂度降低一个数量级以上。与此同时,16 GBaud PM-4/16/32QAM离线实验结果表明,不仅OSNR估计误差小于支持向量机和深度神经网络等算法,而且在低于SD-FEC门限时调制格式识别准确率依旧可保持在100%。3、深度神经网络与微扰法的结合可有效实现与系统参数无关的光纤非线性损伤补偿,然而深度神经网络的无记忆前馈式结构使其依旧面临着非线性损伤补偿性能和计算复杂度相互制约的矛盾。针对上述难题,本文提出了一种基于简单循环神经网络的低复杂度光纤非线性损伤补偿方案。该方案通过利用循环神经网络的时间记忆性,显着降低了均衡过程所需的可反映光纤非线性损伤特征的“三重积”数量。而且,相比于已有基于深度全连接神经网络的方案,所提方案的计算复杂度降低一半左右,训练复杂度可降低一倍以上。三波长16GBaud PM-16QAM相干传输离线实验结果表明,所提方案可将最佳入纤功率提升1dB,Q值提升0.49dB。30 GBaud PM-16QAM仿真结果表明,相比于仅线性损伤补偿情况,单波长和三波长WDM系统下所提方案可将最佳入纤功率提升1 dB,Q值分别提升0.59dB和0.38dB,在硬判决前向纠错（Hard Decision Forward Error Correction,HD-FEC）门限下最大传输距离可分别提升270 km和210 km。4、为突破高成本的高采样率大带宽DAC对高波特率/Tbps级相干光传输系统实现的限制,本文设计了一种基于模拟子载波复用（Analog Subcarrier Multiplexing,ASCM）的单通道 1 Tbps相干光传输系统实施方案。该方案在保持子载波复用系统所具有的光纤非线性容忍性增强等优势的同时,可显着降低对DAC器件采样率和带宽要求。同时,结合K近邻（K-Nearest Neighbor,KNN）算法对非线性损伤进行抑制,进一步提升了系统性能。16 × 8 GBaud PM-16QAM ASCM系统仿真结果表明,相比于128GBaud PM-16QAM单载波系统,ASCM系统可将最佳入纤功率提升1dB,Q值提升2.02 dB,而且在KNN算法的均衡下,Q值还可以进一步提升0.46dB。在HD-FEC和SD-FEC门限下,ASCM系统最大传输距离可分别增加800km和900km。经KNN均衡后,HD-FEC门限下单载波和ASCM系统的最大传输距离可再增加200 km。
于文婧[2]（2021）在《基于生成式对抗网络的光信号传输理论与技术研究》文中研究表明随着5G、物联网、云计算等新技术的不断发展,在大数据传输中具有基础支撑作用的光通信系统,需要有更优良的传输性能才能去更好地适应飞速发展的通信传输速率和互联网数据流量。因此,对光传输网络进行相关的理论和技术研究,是引入新技术和实现超高速大容量的必要过程。近年来,深度学习（Deep Learning,DL）中的卷积神经网络（Convolutional Neural Networks,CNN）在光信号的性能监测和物理损伤诊断中得到了广泛的应用,而生成式对抗网络（Generative Adversarial Networks,GAN）作为计算机视觉领域的主流技术,其在图像生成与数据增强方向发挥着重要作用,因此将GAN与光传输系统中的信号处理和数据增强等问题相结合,可以有效解决传统光通信中训练数据欠缺、模型泛化性弱等问题。基于DL强大的学习能力以及GAN在图像处理领域的强大应用,本论文围绕光传输系统中眼图与星座图的数据增强等问题展开了相关的技术研究。本论文的主要工作及其创新点如下:第一,针对已有的DL与光信号结合应用技术主要集中在神经网络模型结构,并且依赖于大数据量和强计算能力的特点,提出了基于GANs的光信号图像生成方案,验证了生成式对抗网络与光信号结合应用进行图像数据扩充的可行性。第二,针对光通信中已有研究中出现的CNN在模型训练时缺乏大规模、高质量数据集的问题,提出了一种基于深度卷积生成式对抗网络（Deep Convolutional Generative Adversarial Network,DCGAN）的眼图数据生成方案。仿真结果表明,在强度调制直接检测系统（Intensity Modulation Direct Detection,IM-DD）的 PAM4（Pulse Amplitude Modulation）信号的眼图数据集的基础上,该方案可以生成类似真实样本的新图像,且调参后的模型经过多轮的迭代训练,判别器的正确率可以接近0.5,说明可以得到较为理想的眼图图像生成效果,验证了数据增强方法的模型可行性和高效性。第三,针对上述基于DCGAN的图像生成方案存在生成图像过于自由且不可控的缺点,提出了一种基于条件生成式对抗网络（Conditional Generative Adversarial Network,CGAN）的眼图与星座图数据增强方案。在对PAM4信号的眼图和PM-16QAM（Polarization Multiplexing-Quadrature Amplitude Modulation）信号的星座图的数据增强中,分别以不同的损伤类型和不同的传输距离作为模型条件,来进行数据扩充。仿真结果表明,分别将原数据集和增强后的数据集应用在CNN分类模型中,通过比较发现,数据集扩充后的分类能力比扩充前提高了约5%,较大地提高了分类模型的泛化性,有效解决了算法训练数据样本集不足的问题。
冉东升[3]（2021）在《基于信号整形的光纤通信编码调制方法研究》文中研究说明随着互联网、物联网和第五代移动通信（the fifth generation of mobile technology,5G）的发展,高清视频直播、增强现实（augment reality,AR）、虚拟现实（virtual reality,VR）、智能硬件设备等成为人们生活中不可缺少的一部分。这些网络应用丰富了人们的生活,同时也对现有的光通信网络提出了更高速率、更大带宽、更低延时的要求。不论是已有业务的升级迭代,还是新型业务的不断涌现,都需要以光纤通信技术为基础的骨干传输网络不断提升网络速率和传输带宽。在光通信系统中,制约通信系统性能的主要因素有功率利用率、频谱效率、信道噪声和干扰等。同时,通信光纤本身存在的色散、非线性效应等特性也对骨干传输网的长距离传输性能产生了许多不利影响。在香农理论中,信道容量定义为通信信道被定义为在给定带宽内可以承载的最大信息速率。在光通信发展的几十年来,提高信道容量乃至逼近香农极限一直是研究人员不懈追求的目标。新型的概率整形编码调制技术和超奈奎斯特脉冲整形技术是实现下一代光通信系统的关键技术,可以进一步提高系统的传输容量和传输距离,有效地提高光通信传输系统的性能,是近期光通信领域内的研究热点。本论文是基于信号整形的光纤通信编码调制方法研究。着重研究了基于概率整形编码调制的光通信传输方法、基于前向纠错码与概率整形结合方法的光通信传输方法、基于超奈奎斯特脉冲整形的光通信传输方法。研究目的在于提升功率受限的光通信传输系统系统容量,提升误码率性能和互信息。本论文的主要研究内容和创新点如下:（1）研究了概率整形编码调制方法的理论基础以及概率整形中的信号分布匹配算法,提出了概率整形编码调制的光传输方案,该方案在发射端采用CCDM分布匹配器结合QAM调制得到PS-64QAM信号,在光纤信道中采用SSFT算法引入非线性,在接收端使用DSP模块对接收信号进行相位恢复和噪声消除等操作,最终经过逆分布匹配得到解调信号。仿真表明,PS-64QAM信号能够得到整形收益,使信道容量更加逼近香农极限。（2）研究了前向纠错码与概率整形结合的相关方法。提出基于BCH-LDPC级联码的PS-64QAM光传输方案,该方案中级联码采用LDPC码作为内码,BCH码作为外码。接收端译码器对内码传输时存在编码错误的码字进行再次译码。仿真结果表明,接收端外部BCH解码器对LDPC译码器的输出再一次进行纠错,可以大大提高系统整体的纠错能力。（3）研究了超奈奎斯特脉冲整形方法在光通信系统中的应用,提出了基于FTN-THP的光通信传输方案,对四种不同的均衡方案进行了性能仿真,结果表明,提出的EAD方案比传统的THP检测方法具有更高的检测性能,并优于传统的PD检测方法。
刘欣雨[4]（2021）在《基于高阶调制格式的相干光通信系统中非线性均衡技术研究》文中进行了进一步梳理云计算、人工智能、移动互联网等新兴技术的不断突破和发展,推动现代社会迈入了“万物互联”的“大数据时代”。超大数据存储、传送、共享等业务的需求日益增强,进一步推动了网络流量的爆炸性增长。因此,现代通信网络需要更高的传输速率、更大的传输容量以及更好的传输质量来保障日益增长的网络流量需求。以光纤作为传输媒介的光纤通信系统具有衰减小、抗干扰能力强、传输容量大等优点,经过几十年来研究学者们的不断探索与突破,光纤通信系统已经发展成为实现全球互联互通的基石和现代通信网络的支柱。结合了高阶调制格式、相干检测技术以及数字信号处理技术的相干光纤通信技术可以实现高频谱效率、长距离、大容量的信号传输,是应对现代通信网络流量危机的重要技术。然而,在目前的高速相干光通信系统中,非线性损伤是限制高阶调制格式光信号大容量长距离传输的最重要因素。因此,对基于高阶调制格式的相干光通信系统的非线性均衡技术进行探索和研究具有重要的意义。本论文以单载波偏振复用相干光通信系统为研究背景,重点研究适用于高阶调制格式信号的非线性均衡技术,改善信号质量,实现系统传输性能的提升。具体的研究内容包括:具有非线性容忍度的判决算法、基于神经网络的非线性均衡方案、基于微扰理论和回归算法相结合的非线性均衡方案。论文的创新点和主要研究成果如下:1.基于高斯混合聚类的M-QAM调制格式信号非线性判决算法针对传统的基于最大似然估计（MLE）的判决算法不能很好的对非线性失真信号进行有效的判决这一问题,将机器学习中的高斯混合（MoG）聚类算法引入到相干光通信系统数字信号处理的判决模块中,提出了基于高斯混合聚类的M-QAM调制格式信号非线性判决算法。同时,基于高斯混合聚类的优点,本文对直接判决-最小均方（DD-LMS）算法进行了优化和改进,在判决模块中将高斯混合聚类计算得到的均值向量代替标准星座点。经过单载波偏振复用16-QAM相干光通信系统实验验证,相比于传统的基于MLE的判决算法,基于高斯混合聚类的非线性判决算法对非线性损伤敏感度低,能够灵活地根据接收到的数据点的分布进行非线性判决区域划分,实现更准确的信号判决,提高相干光通信系统的非线性容限,提升系统的性能。2.基于特征工程-深度神经网络的非线性均衡方案在相干光通信系统中基于神经网络的非线性均衡技术的基础上,针对由于输入数据特征不丰富,导致神经网络非线性均衡性能受限的问题,提出了基于特征工程-深度神经网络的非线性均衡方案。该方案对接收到的方形M-QAM信号数据进行特征工程处理,丰富数据特征信息,以及在深度神经网络的训练阶段引入加权损失训练机制。经过单载波偏振复用64-QAM相干光通信系统实验验证,所提出的特征工程方案和引入的加权损失训练机制可以有效地提升深度神经网络的收敛速度和非线性均衡性能,在发射光功率为0 dBm时,可以实现1.07 dB的Q因子提升量。3.基于双向门控循环单元神经网络的非线性均衡方案针对相干光通信系统中,非线性效应与色散造成脉冲展宽从而引入符号间干扰的问题,提出了基于双向门控循环单元神经网络的非线性均衡方案,对接收到的高阶调制格式信号数据进行序列化处理。经过单载波偏振复用64-QAM相干光通信系统实验验证,在发射光功率为-3 dBm至3 dBm范围内,提出的非线性均衡方案实现了信号的Q因子超过8.53 dB硬判决前向纠错门限（对应于3.8×10-3的误码率）,最佳发射光功率提升了 2 dB。4.基于双向长短期记忆神经网络-条件随机场的非线性均衡方案在基于循环神经网络的非线性均衡方案的研究基础上,提出了基于双向长短期记忆神经网络-条件随机场的非线性均衡方案。经过单载波偏振复用64-QAM相干光通信系统实验验证,在发射光功率为-3 dBm至3 dBm范围内,提出的非线性均衡方案实现了信号的Q因子超过9.8dB前向纠错门限（对应于1.0×10-3的误码率）,最佳发射光功率由-1 dBm提升至1 dBm,提升了 2 dB。5.基于微扰理论和回归算法相结合的非线性均衡方案在相干光通信系统中基于微扰理论的非线性均衡技术的研究基础上,提出了基于微扰理论和回归算法相结合的非线性均衡方案。不依赖于传输信道的精确参数信息,仅根据接收到的信号序列,使用信道内四波混频和信道内交叉相位调制三重积项作为输入特征,通过回归模型预测出信号在传输过程中受到的非线性损伤,在接收到的符号数据中减去预测的非线性损伤,实现信号的非线性均衡。经过单载波偏振复用64-QAM相干光通信系统实验验证,基于支持向量回归模型的非线性均衡方案实现了当信号发射光功率为1 dBm时误码率低于1.0×10-3,最佳发射光功率提升了 2 dB。
臧圆茹[5]（2021）在《基于自编码器的相干光传输系统非线性损伤补偿技术研究》文中指出随着对网络服务需求的爆发式增长,光纤通信正朝着超高速、大容量、长距离的方向快速发展。数字相干光传输技术的应用使系统传输容量和传输距离得以提升,传输过程中的线性损伤如色度色散、偏振模色散等都可以通过接收机数字信号处理算法有效补偿,但是光纤非线性效应损伤还不能被低复杂度地有效补偿。同时,随着高谱效的高阶调制格式被越来越多的使用,需要更高的光信噪比保证信号质量,因此需要更高的入纤功率,但是这样会导致严重的非线性效应。因此,光纤非线性效应已经成为限制大容量长距离相干光传输系统性能的主要因素之一。基于自编码器作星座图几何整形以改善系统性能是近年来的新兴研究方向之一,它利用了机器学习的强大学习能力,能够学习到特定信道条件下的最优星座图,而且具有实现复杂度较低的特点。本文围绕着如何利用自编码器作几何整形来抑制光纤非线性效应和提高光调制器的输出功率等问题进行深入研究,主要研究内容如下。1、基于自编码器作星座图几何整形的光纤非线性损伤抑制方案的关键点之一是确定合适的光纤信道模型。本文对主流光纤非线性效应模型—分步傅里叶变换法、高斯噪声模型、改进型高斯噪声模型和非线性干扰噪声（NLIN,Nonlinear Interference Noise）模型进行了对比分析;依据方案机制对光纤信道模型的要求,确定采用能够反映调制格式对光纤非线性影响、准确度较高的NLIN模型作为光纤信道模型。2、针对高阶调制大容量长距离相干光传输系统性能受制于光纤非线性损伤的这一问题,设计了一种基于自编码器作星座图几何整形的光纤非线性损伤抑制方案,主要包括嵌入NLIN非线性模型的自编码器结构与星座图几何整形设计和适用于几何整形星座图的PM-64QAM（Polarization Multiplexing-64 Quadrature Amplitude Modulation）相干光接收机损伤补偿数字信号处理算法设计。该方案通过在自编码器中嵌入NLIN模型使得星座图整形到能够抑制光纤非线性损伤的形状,通过基于直流导频和单边带副载波调制的数字信号处理算法使系统线性损伤补偿等基本功能在几何整形星座图下得以实现。3×32GBaud PM-64QAM波分复用相干光传输系统仿真结果表明,所设计方案能够有效抑制光纤非线性损伤,增大系统最佳入纤功率0.5dB,并且提升误码率2E-2下的入纤功率范围2dB;传输距离延长80km。3、针对光调制器非线性调制特性限制光发射机输出功率从而劣化高阶调制系统性能的问题,设计了一种基于自编码器作几何整形的光纤非线性和光调制器非线性损伤联合抑制方案。该方案通过在自编码器中不仅嵌入NLIN光纤信道模型,还嵌入光调制器非线性特性,使得几何整形后的星座图在抑制光纤非线性损伤的同时,还能够克服光调制器的非线性调制损伤。3 ×32GBaud 64QAM波分复用相干光传输系统仿真结果表明,所设计方案能够有效抑制光纤非线性和调制器非线性损伤,可使光调制器的最大输出光功率提升3dB。
侯鹤鹏[6]（2021）在《少模多芯光纤传输系统中编码调制和信道均衡算法研究》文中进行了进一步梳理随着4K视频、“智慧家居”、车载物联网和虚拟现实技术等大数据互联网业务的兴起和普及,网络数据流量飞速增长,根据思科发布的最新报告,2022年全球网络系统的IP数据流量将超过1995年至2016年的流量总和,用户对数据传输速率的需求飞速增长,而基于单模光纤的光通信传输系统的信息容量已逐步逼近香农容量极限。因此,长距离高速信息传输载体的光纤通信系统面临着巨大的容量增长压力。而通过增加芯数和模式两个空间维度能够显着提高光纤通信系统容量,突破单模光纤对传输容量的限制。因此,研究基于少模多芯光纤的空分复用传输系统的关键技术具有重要意义。围绕少模多芯光纤系统中的关键问题,本文首先对空分复用光纤传输系统进行理论模型分析,对空分复用光纤的传输特性进行研究。在分析了基于七芯三模光纤的系统模型的基础上,本文研究了少模多芯光纤传输系统中接收端的MIMO算法。此外,研究了基于OFDM调制技术的少模多芯光纤传输系统性能,对应用OFDM调制的少模多芯光纤通信系统进行仿真和分析。本文的研究工作主要包含以下三个部分:（1）研究了少模多芯光纤的信道理论模型,并利用MATLAB仿真软件搭建了七芯三模光纤传输系统,通过对空分复用信道参数的合理优化设计,实现了 70km光纤链路传输距离,信噪比25dB的条件下误码率低于FEC判决门限1e-3。（2）针对少模多芯光纤传输系统中模式耦合、差分模时延等损伤因素的影响,本文提出了具有低复杂度、快速收敛性能的VSS-SCA以及VSS-SCA-CMMA联合均衡算法,新型算法在七芯三模光纤链路模型的均衡过程中相较于传统的均衡算法获得了约3dB的信噪比增益,实现了较好的均衡效果。（3）研究了基于OFDM调制技术的少模多芯光纤传输系统性能,通过将OFDM调制技术与少模多芯光纤通信系统相结合,能够提高传输系统的频谱效率,有效提升光纤通信系统的传输性能。
翟惠敏[7]（2021）在《高速光通信系统中四维调制技术研究》文中研究表明当今社会正处在信息急速发展的时代,随着5G的正式商用,互联网产业得到进一步发展。光通信传输网络作为信息时代的基础传输建设,为新技术的发展奠定了基础,同时急剧增长的流量及带宽需求也给通信网络造成巨大的挑战。面对海量数据的传输需求,提高光通信传输网络的性能是通信领域研究者的研究重点。四维调制是在光载波的两个正交偏振上的同相和正交分量构成的四维空间进行调制的方式,增加了星座点之间的最小欧氏距离,解决谱效率和渐进功率效率之间的矛盾,进而在不增加硬件复杂度的基础上有效提高系统传输容量。本论文在研究高速光通信系统中四维调制技术理论的基础上,重点探索了采用聚类算法进行判决译码的四维调制光传输方案、基于概率整形和信道编码的四维调制光传输方案以及适用于自由空间光通信系统的四维调制光传输方案。本文主要的研究工作如下:（1）提出基于聚类算法的四维调制光传输方案,该方案采用聚类算法对接收四维信号进行判决译码,降低了信号在经过传输后受到非线性影响产生误码的情况。仿真结果表明,当BER=1×10-3时,采用聚类算法判决的128-SP-QAM方案的误码率性能比传统128-SP-QAM提高0.4dB,采用聚类算法判决的PS-QPSK方案要比传统PS-QPSK提高约1dB的性能优势,有效提升了系统的误码率性能。（2）提出了一种基于聚类算法和概率整形技术相结合的四维PSKM-128-SP-QAM调制方案,该方案通过采用概率整形实现信号的非均匀映射,以解决均匀星座图调制的信道容量难以接近香农极限的问题,并采用K-means算法进行信号判决,仿真研究了该方案在不同光信噪比、不同传输距离下的传输性能。仿真结果表明,所提方案对比传统四维调制格式,获得明显的整形编码增益。在传输50km时,PSKM-128-SP-QAM 与 128-SP-QAM 相比获得了 2.7dB 的信噪比增益。（3）提出基于概率整形和纠错编码的四维PSKM-LDPC-SP-QAM调制方案,该方案在PSKM-128-SP-QAM调制方案的基础上采用信道编码提升系统传输的可靠性,以解决非均匀星座点更易受到噪声等因素的影响。仿真结果表明,在背靠背系统和传输距离为50km时,PSKM-LDPC-SP-QAM的性能均提升了约4.5dB,因此采用LDPC码对PSKM-128-SP-QAM进行信道编码可以明显降低系统的误码率,适合用于高速长距离光通信传输系统。（4）提出自由空间光通信系统中四维调制光传输方案,通过研究在自由空间光通信中采用四维调制格式实现信息传输,以提升系统的传输容量,改善误码率性能,分别仿真实现PS-QPSK以及KM-128-SP-QAM调制格式在自由空间光通信系统中的信息传输,仿真结果表明自由空间光通信系统中采用四维调制方案的可行性,并且采用聚类算法进行判决的KM-128-SP-QAM能够降低系统的误码率,更适合在高速长距离传输下进行传输信息。
周洪航[8]（2021）在《单载波高速光通信系统中数字信号处理技术研究》文中进行了进一步梳理随着物联网、云计算、虚拟现实、超高清多媒体和移动数据通信等新兴业务和新技术的迅速发展,网络带宽的需求出现爆发式地增长。高速光通信系统作为目前通信网络的基础物理层,正在朝着大容量、高速率等方向不断发展。其中,数据中心光互联和光接入网等短距离传输网络面临着容量和部署成本快速增长等多重压力,下一代短距通信系统成为当下研究热点之一。本论文围绕单载波高速光通信系统,聚焦于短距离高速低成本PAM传输系统中数字信号处理技术,进行了涉及时钟恢复、均衡、FEC编译码和概率整形调制模块的分析与研究工作。本文的主要工作内容与创新点如下:1.研究了 PAM传输系统的总体架构,对发射端和接收端的不同方案进行了对比,分析了链路中常见的包括时钟相位偏移、带宽受限、啁啾效应、幅度相关噪声、色散与功率衰落效应等信号损伤因素。分别对数字信号处理技术中的时钟恢复、均衡、FEC编译码和概率整形调制模块在PAM系统中应用现状进行了调研,分析了不同时钟恢复算法的应用场景,对比各种均衡技术的性能和复杂度,总结了前向纠错编码方案的发展趋势,研究了概率整形调制技术在PAM传输中的特性,分析了现有模块存在的问题。2.提出了基于均衡器抽头权重的全数字时钟恢复与信道均衡联合处理算法（CR-FFE）,在基于10 GHz带宽DML的50 Gbit/s速率PAM4传输系统中进行了离线实验验证,采用CR-FFE实现了 40 km光纤传输后1000 ppm的时钟频率偏移容忍度,相对传统方案将容忍度提升了 50倍,实现了时钟恢复与信道均衡的同步进行,解决了 PAM传输中时钟恢复与信道均衡先决条件不兼容问题。3.提出了基于多维基扩展和聚类的增强型硬判决方法,在基于10 GHz带宽DML调制50 Gbit/s速率下的PAM4传输系统中进行了实验验证。30 km传输后,在采用FFE均衡时,该增强型硬判决方法相对于传统硬判决,实现了误码率在3.8×10-3硬判决门限以下的可靠性传输;在采用VNLE均衡时,该增强型硬判决方法相对传统硬判决,在硬判决阈值处实现了 0.6dB的光功率预算增益。同时,相对于记忆深度为5的传统MLSE算法,该方法在二维基扩展下可实现了 2.5 dB的接收光功率增益。4.首次实验分析了 polar软判决编译码在PAM传输中的性能,基于商用10 GHz带宽DML调制器,完成了 polar编译码的28 Gbaud速率PAM4和PAM8系统C波段10 km单模光纤传输,通过研究非线性传输后PAM信号的概率密度函数,提出基于非等同高斯分布LLR估计的改进型polar软判决译码方法,实验结果表明,相对polar基于等同高斯分布LLR估计的传统译码器,所提出的改进型译码方法在PAM4和PAM8系统中分别获得了 0.7 dB和1 dB的额外光功率预算。5.研究并分析了基于CCDM的概率整形幅度调制方案和基于多对一映射的BICM-ID方案,提出了低复杂度的基于多对一映射的无迭代BICM方案用于概率整形编码调制,采用该方案搭建了 polar编译码的PS-PAM8传输实验平台,提出了针对PS-PAM8的时钟恢复优化技术对抗10 km传输后的眼图倾斜效应,在BTB、2 km和10 km传输后分别实现了 1.2 dB、0.8 dB、0.4 dB的整形增益。最后对概率整形下LDPC码和polar码在不同码长时进行了误码率性能和复杂度对比,实验结果表明,在码长为1024,512,256 时,polar码相对LDPC码分别实现了 1 dB,1.4 dB和2.2 dB的灵敏度增益,所需乘法器数量分别降低了 35%,27%和20%,反映出了所提方案在性能和计算复杂度上的优越性。
岳磊[9]（2021）在《面向超高速光传输的信号处理技术研究》文中进行了进一步梳理面对日益激增的通信流量需求,超高速、大容量是光通信技术发展的必然趋势。为进一步提升光通信速率,切合实际需求,本文围绕超高速光传输系统及其关键技术展开相应的理论与实验研究,主要工作内容如下:1、在深入研究超高速Nyquist时分复用系统的过程中,论证了Nyquist形脉冲作为时分复用系统中信号承载脉冲的有效性,完成160 Gbaud QPSK传输实验平台的搭建,包括脉冲源的产生、高质量QPSK信号调制的实现、时分复用器的构造、相干接收机的调试等,完成了基于相干匹配采样和Gaussian采样解复用实验,并对比了二者的解复用性能。通过仿真详尽研究了相干匹配采样方案中相关参数对系统解复用性能的影响并阐明了机理。2、提出一种基于时域展宽辅助光采样的Nyquist时分复用信号的解复用方式,结合时空对偶性给出了完备的时域展宽器构建理论,通过仿真定性研究了可行性,构建的时域展宽器也成功应用于160 Gbaud信号的解复用实验,证明了该方案可有效降低采样脉冲的宽度,同时实现比传统方案更佳的解复用性能表现。在以Gaussian脉冲采样进行解复用时,该方案可将解复用脉冲宽度需求降低至10.4ps,基于该方案甚至可以利用信号基带速率的Nyquist形光脉冲（脉宽为12.4 ps）实现Nyquist时分复用系统的解复用操作。3、提出一种基于单个IQ调制器的Nyquist时分复用信号的解复用方案,仅通过置于接收端的单个IQ调制器产生准Nyquist形脉冲,无需任何频谱成形操作,在160 Gbaud Nyquist时分复用系统解复用实验中表现出比传统Gaussian采样更优的解复用性能,同脉宽（约4.5 ps）比较下,在BER为10-4时该方案对信号OSNR的需求表现出6.8 dB的降低。同时通过仿真周密研究了该方案中相关参数的性能影响分析及参数优化,此精简结构的解复用装置及实验和仿真中的相关结论为未来Nyquist时分复用系统的实用化提供了有效参考。4、深入研究了 Kramers-Kronig（KK）接收系统,细致论证了 KK接收系统中信号的CSPR、前置滤波方式、上采样率等相关参数对系统性能影响的机理,并探讨了实用化KK接收机中相关关键问题的解决。提出一种基于星座图概率成形的低CSPRKK接收方案,同时通过仿真和实验证明了该方案可有效降低KK系统中的CSPR,通过112 Gbit/s 240km单模光纤传输实验,进一步体现出该方案在对抗光纤非线性效应方面的优势。5、提出一种基于时域Talbot效应的全光信号加密/解密方案,给出了时域Talbot效应的详尽理论框架,通过在光域基于Talbot效应对PAM 4信号加密/解密的定性仿真成功验证了该方案的可行性,同时也通过仿真证明了该方案对光信号加密的可靠性。
赵宇杰[10]（2021）在《光梳相位相关性对光纤信号传输的影响及其性能分析》文中指出光纤通信历史上最成功的技术之一波分复用（Wavelength Division Multiplexing,WDM）可以将多种各自携带有大量信息的不同波长的光载波信号经复用后传输,相比单波长可以使传输容量成几十倍甚至上百倍的增长。利用波分复用技术可以在25GHz频率间隔的前提下在约40nm带宽内分配约200个信道,在这种情况下,光频梳可以用一个激光器代替发射机中所需的大量激光器,并且可以非常精确地固定带宽上的信道间隔。同时,在这种载波数量庞大,载波间隔紧密的波分复用系统中,光纤中的非线性效应导致的信号质量劣化是制约系统性能的主要瓶颈。虽然利用相干光通信技术可以实现对光纤中线性损伤的完美补偿,但是针对光纤中的非线性效应尤其是光梳WDM系统中的信道间非线性效应补偿仍需要进一步完善。本文首先介绍了光梳WDM相干传输系统的结构,并通过Tb/s光超信道子载波配置,光梳在色散补偿光纤（Dispersion Compensation Fiber,DCF）链路中的性能及幅度相移键控（Amplitude Phase Shift Keying,APSK）新型调制格式在光梳WDM系统中的应用三个方面分析了光梳WDM相干光传输系统的性能。得益于光频梳的频率和谱线间隔的稳定性,本文通过灵活改变光频梳谱线间隔使得在一定频带范围内容纳不同数量的子载波,确定了4Tb/s光超信道最佳子载波配置。随后本文探索了光频梳在包含DCF链路的系统中的性能表现。在仿真分析过程中,光梳WDM系统中的非线性效应尤其是信道间非线性效应严重影响了信号质量,因此本文尝试使用APSK这一非线性容忍性较强的新型调制格式并分析了其在光梳WDM系统中的性能。未来WDM系统的传输速率,传输距离会不断增加,使用非线性容忍性更强的调制格式只是权宜之计,因此本文继续探索适用于光梳WDM系统的信道间非线性补偿算法。首先分析了普通的数字反向传播（Digital Back Propagation,DBP）算法在单载波系统和光梳WDM系统中的性能,进而分析了全光场DBP算法和MC-DBP算法两种信道间非线性补偿算法,结果证明两种算法相比普通DBP算法都能有效地提高系统的误比特率。基于实用价值更高的MC-DBP算法,本文提出了借助多核数字信号处理器的一种高效MC-DBP方案,仿真结果证明高效MCDBP方案相比线性均衡性能更优。
二、大容量长距离光传输系统四种调制格式的性能比较（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、大容量长距离光传输系统四种调制格式的性能比较（论文提纲范文）
（1）基于机器学习的相干光通信系统性能监测与损伤补偿技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 大容量动态光网络的发展趋势和研究意义 |
| 1.2 光性能监测与光纤非线性损伤抑制技术的研究现状和技术难题 |
| 1.2.1 研究现状 |
| 1.2.2 技术难题 |
| 1.3 论文的主要研究内容和结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 低复杂度且非线性容忍的调制格式识别方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于随机森林的调制格式识别方案设计 |
| 2.2.1 基于随机森林的调制格式识别方案原理 |
| 2.2.2 随机森林算法的训练过程 |
| 2.2.3 复杂度对比分析 |
| 2.3 仿真验证和性能分析 |
| 2.3.1 三波长16GBaud PM-MQAM系统仿真模型 |
| 2.3.2 仿真结果及性能分析 |
| 2.4 离线实验验证和性能分析 |
| 2.4.1 离线实验平台及关键参数 |
| 2.4.2 离线实验结果及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 低复杂度的OSNR估计与调制格式识别联合监测方案设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于随机森林的低复杂度ONSR估计与调制格式识别联合监测方案设计 |
| 3.2.1 基于随机森林的低复杂度ONSR估计与调制格式识别联合监测方案原理 |
| 3.2.2 分类随机森林和回归随机森林在训练方面的区别 |
| 3.2.3 复杂度对比分析 |
| 3.3 仿真验证和性能分析 |
| 3.2.1 16GBaud PM-MQAM相干光通信系统仿真模型 |
| 3.2.2 仿真结果及性能分析 |
| 3.4 离线实验验证和性能分析 |
| 3.4.1 离线实验平台 |
| 3.4.2 离线实验结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于简单循环神经网络的低复杂度光纤非线性补偿方案研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于简单循环神经网络的低复杂度光纤非线性补偿方案设计 |
| 4.2.1 基于SRNN的低复杂度光纤非线性补偿方案原理 |
| 4.2.2 算法计算复杂度对比分析 |
| 4.3 仿真验证和性能分析 |
| 4.3.1 仿真模型 |
| 4.3.2 仿真结果及性能分析 |
| 4.4 离线实验验证和性能分析 |
| 4.4.1 离线实验平台及关键参数 |
| 4.4.2 离线实验结果及性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于模拟子载波复用的单波长通道1Tbps级系统方案设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于模拟子载波复用的单波长通道1Tbps级系统方案设计 |
| 5.2.1 基于ASCM的单波长通道1Tbps级系统方案原理 |
| 5.2.2 K近邻算法的训练和工作机制 |
| 5.3 仿真验证和性能分析 |
| 5.3.1 仿真条件 |
| 5.3.2 仿真结果及性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 论文总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 缩略词索引 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间发表学术论文、申请发明专利及参与科研项目情况 |
（2）基于生成式对抗网络的光信号传输理论与技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 深度学习算法在光通信网络中的应用 |
| 1.3 生成式对抗网络的研究进程及其在图像生成方面的应用 |
| 1.4 论文主要内容与结构 |
| 第二章 生成式对抗网络和光传输系统 |
| 2.1 生成式对抗网络(GAN) |
| 2.1.1 判别模型和生成模型 |
| 2.1.2 GAN基本原理 |
| 2.1.3 GAN学习训练机制 |
| 2.1.4 基于GAN生成图像的一般方法 |
| 2.1.5 GANs模型 |
| 2.2 光传输系统理论 |
| 2.2.1 强度调制-直接检测(IM-DD)系统 |
| 2.2.2 高阶调制-相干检测光传输系统 |
| 2.2.3 数字信号处理(DSP)技术 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于深度卷积生成式对抗网络的眼图生成技术 |
| 3.1 眼图理论与可视化应用 |
| 3.1.1 眼图的收集 |
| 3.1.2 眼图损伤诊断的可视化界面设计 |
| 3.2 数据增强技术 |
| 3.3 基于深度卷积生成式对抗网络的眼图数据生成模型 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于条件生成式对抗网络的星座图与眼图数据增强 |
| 4.1 基于条件生成式对抗网络(CGAN)的眼图数据增强模型 |
| 4.2 基于条件生成式对抗网络(CGAN)的星座图数据增强模型 |
| 4.2.1 星座图的收集 |
| 4.2.2 模型结构 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.3.1 生成图像的直观展示 |
| 4.3.2 增强后数据集的CNN分类 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 缩略词索引 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及参与科研项目情况 |
（3）基于信号整形的光纤通信编码调制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 概率整形编码调制方法研究现状 |
| 1.2.2 光纤通信系统中前向纠错编码研究现状 |
| 1.2.3 超奈奎斯特脉冲整形方法研究现状 |
| 1.3 论文的主要工作内容 |
| 1.4 本论文的组织结构 |
| 第二章 基于概率整形编码调制的光通信传输方法研究 |
| 2.1 概率整形编码调制方法研究 |
| 2.1.1 概率整形编码调制方法理论基础 |
| 2.1.2 概率整形中的信号分布匹配算法 |
| 2.2 基于概率整形编码调制的光传输方案 |
| 2.2.1 基于成对MB分布的PS-PAM-8信号生成方法 |
| 2.2.2 基于概率整形编码调制的光传输方案原理 |
| 2.2.3 性能分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 前向纠错码与概率整形结合方法研究 |
| 3.1 LDPC码研究 |
| 3.1.1 LDPC码的表示 |
| 3.1.2 LDPC码的编码原理 |
| 3.1.3 LDPC码的译码原理 |
| 3.2 极化码研究 |
| 3.2.1 信道极化 |
| 3.2.2 极化码的构造方式 |
| 3.2.3 系统极化码编码 |
| 3.2.4 极化码译码算法研究 |
| 3.2.5 性能仿真 |
| 3.3 基于BCH-LDPC级联码的PS-64QAM传输方案 |
| 3.3.1 基于BCH-LDPC级联码的PS-64QAM光传输方案原理 |
| 3.3.2 性能仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于超奈奎斯特脉冲整形的光通信传输方法研究 |
| 4.1 超奈奎斯特脉冲整形方法 |
| 4.1.1 非正交波分复用及FTN原理 |
| 4.1.2 FTN信号生成 |
| 4.1.3 FTN信号均衡 |
| 4.2 基于FTN-THP的光通信传输方案 |
| 4.2.1 系统模型 |
| 4.2.2 性能仿真 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（4）基于高阶调制格式的相干光通信系统中非线性均衡技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景和意义 |
| 1.2 非线性均衡技术的研究现状 |
| 1.2.1 相位共轭法 |
| 1.2.2 Volterra级数非线性均衡技术 |
| 1.2.3 数字后向传播算法 |
| 1.2.4 基于微扰理论的非线性均衡技术 |
| 1.2.5 基于机器学习的非线性均衡技术 |
| 1.3 论文的主要研究内容和创新点 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第二章 相干光通信系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 相干光通信系统的高阶调制 |
| 2.2.1 马赫增德尔调制器(MZM)及其工作原理 |
| 2.2.2 I/Q调制器的结构及其工作原理 |
| 2.2.3 高阶调制格式 |
| 2.3 相干光通信系统中的信号损伤 |
| 2.3.1 放大器自发辐射噪声 |
| 2.3.2 激光器引入的频差和相位噪声 |
| 2.3.3 光纤损耗 |
| 2.3.4 色度色散 |
| 2.3.5 偏振模色散 |
| 2.3.6 光纤非线性效应 |
| 2.4 相干检测技术 |
| 2.5 数字信号处理技术 |
| 2.5.1 IQ不平衡补偿和正交归一化 |
| 2.5.2 色散补偿 |
| 2.5.3 时钟恢复 |
| 2.5.4 偏振解复用和偏振模色散补偿 |
| 2.5.5 频偏估计 |
| 2.5.6 载波相位恢复 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 相干光通信系统中非线性判决算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于高斯混合聚类的非线性判决算法 |
| 3.2.1 高斯混合聚类的基本原理 |
| 3.2.2 基于高斯混合聚类的M-QAM信号非线性判决算法 |
| 3.2.3 高斯混合-最小均方算法(MoG-Least Mean Square) |
| 3.3 实验验证与结果分析 |
| 3.3.1 实验系统设置 |
| 3.3.2 实验结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 相干光通信系统中基于神经网络的非线性均衡技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于特征工程-深度神经网络(FE-DNN)的非线性均衡方案 |
| 4.2.1 神经网络基本原理 |
| 4.2.2 用于方形M-QAM信号的基于FE-DNN的非线性均衡方案 |
| 4.3 基于双向门控循环单元神经网络的非线性均衡方案 |
| 4.3.1 双向门控循环单元神经网络(Bi-GRU)架构 |
| 4.3.2 用于M-QAM信号的基于Bi-GRU的非线性均衡方案 |
| 4.3.3 复杂度分析 |
| 4.4 基于双向长短期记忆神经网络-条件随机场的非线性均衡方案 |
| 4.4.1 双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)架构 |
| 4.4.2 条件随机场(CRF)基本原理 |
| 4.4.3 用于M-QAM信号的基于Bi-LSTM-CRF的非线性均衡方案 |
| 4.4.4 复杂度分析 |
| 4.5 实验验证与结果分析 |
| 4.5.1 实验系统设置 |
| 4.5.2 实验结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 相干光通信系统中基于微扰理论和回归算法的非线性均衡技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于微扰理论和回归算法相结合的非线性均衡方案 |
| 5.2.1 基于微扰理论的光纤传输模型 |
| 5.2.2 线性回归基本原理 |
| 5.2.3 支持向量回归(SVR)基本原理 |
| 5.2.4 用于M-QAM信号的基于回归算法的非线性均衡算法 |
| 5.3 实验验证与结果分析 |
| 5.3.1 实验系统设置 |
| 5.3.2 实验结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录: 缩略词列表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（5）基于自编码器的相干光传输系统非线性损伤补偿技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 大容量相干光传输系统非线性损伤补偿技术发展趋势与研究意义 |
| 1.1.2 大容量相干光传输系统非线性损伤补偿技术研究现状和主要问题 |
| 1.2 本论文的研究内容及章节安排 |
| 第二章 主流光纤非线性效应模型的对比分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤非线性效应 |
| 2.3 主流光纤非线性模型对比分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于自编码器作几何整形抑制光纤非线性效应的方案设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于自编码器作几何整形抑制光纤非线性损伤的系统方案设计 |
| 3.2.1 自编码器作几何整形抑制光纤非线性损伤的原理 |
| 3.2.2 基于自编码器作几何整形抑制光纤非线性损伤的系统方案设计 |
| 3.3 基于导频的几何整形系统DSP方案设计 |
| 3.3.1 SSB副载波的调制与导频插入 |
| 3.3.2 基于直流导频的频偏估计 |
| 3.3.3 基于直流导频的偏振解复用 |
| 3.3.4 基于直流导频的相位估计 |
| 3.3.5 SSB副载波解调 |
| 3.3.6 RDE自适应均衡 |
| 3.3.7 KNN符号判决 |
| 3.4 仿真分析 |
| 3.4.1 基于自编码器作几何整形的非线性抑制方案的仿真系统模型 |
| 3.4.2 仿真结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于自编码器的调制器非线性与光纤非线性损伤联合抑制方案设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 MZM非线性调制特性抑制必要性 |
| 4.3 基于自编码器的调制器非线性与光纤非线性损伤联合抑制方案设计 |
| 4.4 仿真分析 |
| 4.4.1 基于自编码器的非线性效应联合抑制方案的仿真系统模型 |
| 4.4.2 仿真结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 词汇缩写索引 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表学术论文和参与科研项目情况 |
（6）少模多芯光纤传输系统中编码调制和信道均衡算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 空分复用系统中的MIMO均衡技术 |
| 1.2.2 高速光通信系统中的编码调制技术 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 1.4 论文的结构 |
| 第二章 空分复用通信系统中的关键技术 |
| 2.1 空分复用光纤通信系统的信道类型 |
| 2.1.1 少模光纤 |
| 2.1.2 多芯光纤 |
| 2.2 基于空分复用技术的光纤通信系统中关键技术分析 |
| 2.2.1 光空分复用和解复用技术 |
| 2.2.2 基于空分复用系统的光纤放大技术 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于七芯三模光纤传输系统的模型分析 |
| 3.1 光信号损伤类型分析 |
| 3.1.1 光纤中的色散效应 |
| 3.1.2 光纤中的非线性效应 |
| 3.1.3 少模光纤中的模式耦合效应 |
| 3.1.4 多芯光纤中的芯间串扰分析 |
| 3.2 七芯三模光纤信道链路模型建立 |
| 3.3七芯三模光纤信道仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 七芯三模光纤传输系统中的MIMO均衡算法研究 |
| 4.1 光通信系统中的数字信号处理模块 |
| 4.2 几种常用的MIMO均衡算法 |
| 4.2.1 恒模算法(CMA) |
| 4.2.2 多恒模算法(CMMA) |
| 4.2.3 方形轮廓线算法(SCA) |
| 4.3 变步长方形轮廓线算法(VSS-SCA) |
| 4.4 VSS-SCA-CMMA联合判决MIMO均衡算法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于OFDM调制格式的少模多芯光纤传输系统 |
| 5.1 OFDM系统的发展演变 |
| 5.2 OFDM原理 |
| 5.3 OFDM系统中的关键参数 |
| 5.4 OFDM在少模多芯光纤传输系统中的应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 工作总结 |
| 6.1 论文工作内容总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（7）高速光通信系统中四维调制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 相干光通信四维调制格式研究现状 |
| 1.2.2 概率整形技术研究现状 |
| 1.2.3 前向纠错编码技术研究现状 |
| 1.3 论文的主要工作内容 |
| 1.4 本论文的组织结构 |
| 第二章 四维调制格式的基本理论 |
| 2.1 四维调制格式基本概念 |
| 2.1.1 四维调制技术简介 |
| 2.1.2 谱效率和渐进功率效率 |
| 2.2 典型的四维调制格式 |
| 2.2.1 DP-QPSK |
| 2.2.2 6Pol-QPSK |
| 2.2.3 基于球填充的四维调制格式 |
| 2.3 PS-QPSK |
| 2.3.1 PS-QPSK调制与解调 |
| 2.3.2 PS-QPSK调制格式性能分析 |
| 2.4 128-SP-QAM |
| 2.4.1 128-SP-QAM调制 |
| 2.4.2 128-SP-QAM调制格式性能分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于聚类算法的四维调制光传输方案 |
| 3.1 聚类算法 |
| 3.1.1 基于划分的聚类分析算法 |
| 3.1.2 基于模型的聚类分析算法 |
| 3.2 基于聚类算法的四维调制光传输方案 |
| 3.2.1 128-SP-QAM信号接收 |
| 3.2.2 基于K-means算法的信号接收 |
| 3.2.3 基于GMM算法的信号接收 |
| 3.3 基于聚类算法的四维调制光传输方案仿真与分析 |
| 3.3.1 基于聚类算法的128-SP-QAM光传输方案仿真与分析 |
| 3.3.2 基于聚类算法的PS-QPSK光传输方案仿真与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于概率整形的四维编码调制方案 |
| 4.1 概率整形 |
| 4.2 PSKM-128-SP-QAM编码调制方案 |
| 4.2.1 PSKM-128-SP-QAM编码调制方案原理 |
| 4.2.2 PSKM-128-SP-QAM系统性能分析 |
| 4.3 基于概率整形技术的四维调制纠错编码方案 |
| 4.3.1 低密度奇偶校验码 |
| 4.3.2 PSKM-LDPC-SP-QAM方案原理 |
| 4.3.3 PSKM-LDPC-SP-QAM方案性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 自由空间光通信中四维调制技术研究 |
| 5.1 自由空间光通信系统 |
| 5.2 自由空间光通信系统中四维调制方案 |
| 5.2.1 发送端 |
| 5.2.2 大气信道模型 |
| 5.2.3 接收端 |
| 5.3 自由空间光通信系统中四维调制方案性能分析 |
| 5.3.1 FSO中PS-QPSK调制系统性能分析 |
| 5.3.2 FSO中KM-128-SP-QAM调制系统性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录：缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（8）单载波高速光通信系统中数字信号处理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高速光通信系统研究背景 |
| 1.1.1 高速光通信的产业需求 |
| 1.1.2 高速光通信的发展历程 |
| 1.1.3 高速光通信的总体架构与先进技术 |
| 1.2 单载波强度调制直接检测技术 |
| 1.2.1 IM/DD系统中的先进调制格式 |
| 1.2.2 短距离PAM传输的研究现状 |
| 1.3 本文主要工作与结构 |
| 参考文献 |
| 第二章 短距离PAM传输系统中的数字信号处理技术 |
| 2.1 基于IM/DD的短距离PAM光传输系统 |
| 2.1.1 传输系统总体架构 |
| 2.1.2 收发机方案对比 |
| 2.1.3 DSP总体方案 |
| 2.2 传输系统常见信号损伤分析 |
| 2.2.1 时钟相位偏移 |
| 2.2.2 带宽受限 |
| 2.2.3 啁啾效应 |
| 2.2.4 幅度相关噪声 |
| 2.2.5 色散与功率衰落效应 |
| 2.3 时钟恢复技术 |
| 2.3.1 PAM系统中时钟恢复算法研究现状 |
| 2.3.2 典型时钟恢复算法原理介绍 |
| 2.3.3 小结 |
| 2.4 均衡技术 |
| 2.4.1 PAM系统中均衡技术的研究现状 |
| 2.4.2 典型均衡器原理介绍 |
| 2.4.3 小结 |
| 2.5 前向纠错编码(FEC)技术 |
| 2.5.1 PAM系统中FEC技术的研究现状 |
| 2.5.2 典型FEC技术原理介绍 |
| 2.5.3 小结 |
| 2.6 概率整形调制技术 |
| 2.6.1 PAM系统中的应用 |
| 2.6.2 概率整形调制基本原理 |
| 2.6.3 技术分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于抽头权重的时钟恢复与信道均衡联合处理技术 |
| 3.1 时钟恢复与信道均衡技术研究背景 |
| 3.2 传统处理方案与联合处理技术基本原理 |
| 3.2.1 传统CR级联FFE方案 |
| 3.2.2 基于抽头权重的CR-FFE联合处理技术 |
| 3.3 基于均衡器抽头权重的联合处理技术性能仿真与分析 |
| 3.3.1 CR-FFE性能仿真 |
| 3.3.2 CR-FFE方案复杂度对比 |
| 3.3.3 CR-FFE收敛速度分析 |
| 3.4 基于抽头权重的CR-FFE技术实验平台验证及结果分析 |
| 3.4.1 实验平台设计与搭建 |
| 3.4.2 实验结果分析与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于聚类算法的高性能判决与译码技术 |
| 4.1 高性能判决与译码技术研究背景 |
| 4.2 基于多维基扩展的增强型硬判决技术 |
| 4.2.1 增强型硬判决的基本原理 |
| 4.2.2 多维基展开复杂度研究 |
| 4.2.3 传输实验平台验证及结果分析 |
| 4.3 基于非等同高斯分布LLR估计的改进型polar软判决译码技术 |
| 4.3.1 polar编译码的PAM传输系统 |
| 4.3.2 改进型polar软判决译码基本原理 |
| 4.3.3 传输实验平台验证及结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于多对一映射的概率整形编码调制技术 |
| 5.1 概率整形编码调制技术实现方案 |
| 5.1.1 基于CCDM的PAS实现方案 |
| 5.1.2 基于多对一映射的BICM-ID实现方案 |
| 5.1.3 基于多对一映射的无迭代BICM实现方案 |
| 5.2 PAM系统中概率整形调制技术理论性能分析 |
| 5.3 基于多对一映射的概率整形调制技术实验平台验证及结果分析 |
| 5.3.1 实验平台设计与验证 |
| 5.3.2 实验结果与性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 工作与成果总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 附录索引表 |
| 致谢 |
| 博士期间论文成果与工作 |
（9）面向超高速光传输的信号处理技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超高速光传输系统研究背景及发展趋势 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 关键技术及发展趋势 |
| 1.2 高速Nyquist时分复用技术的研究现状与关键问题 |
| 1.2.1 高速Nyquist时分复用传输系统的研究现状 |
| 1.2.2 高速Nyquist时分复用面临的关键问题 |
| 1.3 Kramers-Kronig接收技术的研究现状与关键问题 |
| 1.3.1 Kramers-Kronig接收系统的研究现状 |
| 1.3.2 Kramers-Kronig接收技术面临的关键问题 |
| 1.4 本文主要工作与结构 |
| 第二章 超高速Nyquist光时分复用信号的发送与接收理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Nyquist OTDM技术原理 |
| 2.2.1 正交时分复用技术 |
| 2.2.2 Nyquist OTDM与光OFDM的对偶性 |
| 2.3 超短Nyquist脉冲生成原理 |
| 2.3.1 Nyquist脉冲的时频特性 |
| 2.3.2 频谱成形法产生Nyquist脉冲的机理 |
| 2.4 Nyquist OTDM信号单支路收发原理 |
| 2.4.1 调制技术 |
| 2.4.2 相干解调技术 |
| 2.4.3 数字信号处理技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 超高速Nyquist光时分复用系统解复用技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于相干匹配采样的Nyquist OTDM解复用技术 |
| 3.2.1 相干匹配采样解复用原理 |
| 3.2.2 相干匹配采样解复用方案中相关参数对解复用性能的影响 |
| 3.2.3 160 Gbaud Nyquist OTDM信号相干匹配采样解复用实验研究 |
| 3.3 基于单个IQ调制器的Nyquist OTDM解复用技术 |
| 3.3.1 单个IQ调制器产生准Nyquist脉冲解复用原理与仿真 |
| 3.3.2 单个IQ调制器对160 Gbaud Nyquist OTDM信号解复用实验 |
| 3.4 基于时域展宽辅助的Nyquist OTDM解复用技术 |
| 3.4.1 时空对偶性与Nyquist OTDM信号时域展宽原理 |
| 3.4.2 160 Gbaud Nyquist OTDM信号时域展宽辅助解复用实验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Kramers-Kronig接收技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Kramers-Kronig接收机的数学模型与结构 |
| 4.3 Kramers-Kronig接收机的性能分析及验证 |
| 4.3.1 信号的载波功率比(CSPR)对KK接收机的性能影响分析 |
| 4.3.2 接收机上采样率对KK接收机的性能影响分析 |
| 4.4 基于星座图概率成型的低CSPR KK接收技术 |
| 4.4.1 方案原理与仿真分析 |
| 4.4.2 基于星座图概率成型的低CSPR KK接收实验与仿真研究 |
| 4.4.3 实验验证与结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于时域Talbot效应的全光信号加密技术 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Talbot效应理论 |
| 5.2.1 空间Talbot效应原理 |
| 5.2.2 时域Talbot效应原理及实现 |
| 5.3 基于时域Talbot效应的PAM 4信号加密/解密仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 成果总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 缩略语表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间论文成果与科研项目 |
（10）光梳相位相关性对光纤信号传输的影响及其性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 非线性补偿及光梳研究现状 |
| 1.3 本课题的提出与论文结构安排 |
| 第二章 光梳WDM相干传输系统 |
| 2.1 光梳相干光传输系统结构 |
| 2.1.1 光学频率梳 |
| 2.1.2 相干光调制器 |
| 2.1.3 相干光解调器 |
| 2.2 光纤链路损伤 |
| 2.2.1 光纤损耗 |
| 2.2.2 光纤色散 |
| 2.2.3 光纤非线性效应 |
| 2.3 数字反向传播补偿算法 |
| 2.3.1 偏振复用系统的光脉冲传输方程及其解法 |
| 2.3.2 数字反向传播算法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光梳WDM相干光传输系统性能分析 |
| 3.1 光超信道下的子载波配置 |
| 3.1.1 光超信道概念 |
| 3.1.2 光梳WDM相干传输仿真平台说明 |
| 3.1.3 Tb/s超信道下的最佳子载波配置 |
| 3.2 光梳在色散补偿光纤链路中的应用 |
| 3.2.1 色散补偿光纤及仿真说明 |
| 3.2.2 DCF链路光梳WDM系统仿真结果分析 |
| 3.3 新型调制格式性能分析 |
| 3.3.1 APSK星座图及仿真说明 |
| 3.3.2 APSK在单载波系统中的性能分析 |
| 3.3.3 APSK在光梳WDM系统中的性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光梳WDM系统信道间非线性补偿算法 |
| 4.1 DBP算法性能仿真分析 |
| 4.1.1 单载波系统中的DBP性能分析 |
| 4.1.2 光梳WDM系统中的DBP性能分析 |
| 4.1.3 光梳WDM系统中的全光场DBP性能分析 |
| 4.2 MC-DBP算法性能仿真分析 |
| 4.2.1 MC-DBP算法原理 |
| 4.2.2 MC-DBP算法与反向传播带宽的关系 |
| 4.2.3 MC-DBP算法最优步长 |
| 4.3 基于MC-DBP的高效非线性补偿方案 |
| 4.3.1 原理概述 |
| 4.3.2 高效MC-DBP方案性能仿真分析 |
| 4.3.3 高效MC-DBP方案步长选择 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
四、大容量长距离光传输系统四种调制格式的性能比较（论文参考文献）
- [1]基于机器学习的相干光通信系统性能监测与损伤补偿技术研究[D]. 赵岩. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]基于生成式对抗网络的光信号传输理论与技术研究[D]. 于文婧. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]基于信号整形的光纤通信编码调制方法研究[D]. 冉东升. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]基于高阶调制格式的相干光通信系统中非线性均衡技术研究[D]. 刘欣雨. 北京邮电大学, 2021(01)
- [5]基于自编码器的相干光传输系统非线性损伤补偿技术研究[D]. 臧圆茹. 北京邮电大学, 2021(01)
- [6]少模多芯光纤传输系统中编码调制和信道均衡算法研究[D]. 侯鹤鹏. 北京邮电大学, 2021(01)
- [7]高速光通信系统中四维调制技术研究[D]. 翟惠敏. 北京邮电大学, 2021(01)
- [8]单载波高速光通信系统中数字信号处理技术研究[D]. 周洪航. 北京邮电大学, 2021(01)
- [9]面向超高速光传输的信号处理技术研究[D]. 岳磊. 北京邮电大学, 2021(01)
- [10]光梳相位相关性对光纤信号传输的影响及其性能分析[D]. 赵宇杰. 电子科技大学, 2021(01)