一、光纤通信技术的发展与展望(论文文献综述)
尹奔康[1](2021)在《空间光-光纤耦合自动对准及控制算法实验研究》文中提出自由空间光通信(Free Space Optical Communication,FSO)与微波通信相比具有保密性好、通信容量大以及抗电磁干扰能力强等优点。因此FSO通信在近年来得到了广泛的应用。在FSO系统中经常会使用到一些光器件,如掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier,EDFA),波分复用器(Wavelength Division Multiplexer,WDM)等,这些器件大多是采用单模光纤输入光信号。因此,空间光与单模光纤的耦合技术是FSO系统面临的关键技术之一。因为单模光纤纤芯直径很小,采用其输入光信号时,人工实现耦合对准变得尤为困难,因此可以考虑用自动对准的方法降低耦合对准的难度。本论文针对该问题,研究了空间光-单模光纤耦合自动对准技术,主要工作如下:1.依据模场匹配原理,分析了在理想情况下,通过透镜把空间平面波耦合进单模光纤的耦合效率,并仿真分析了轴向、径向、角度这三种对准偏差对单模光纤耦合效率的影响。2.采用三种不同位移方式的压电陶瓷,设计了一种五自由度空间光-单模光纤耦合装置,并根据三种压电陶瓷的工作条件设计了对应的恒压直流供电和电压放大电路。介绍了连接三种压电陶瓷的结构及固定该结构与单模光纤的设计。3.依据自动对准系统的工作原理,设计了用于驱动和控制压电陶瓷的AN9767模块的驱动程序和基于FPGA开发平台的上位机指令串口接收程序及指令包解析程序。4.搭建了基于单模光纤耦合装置的空间光-单模光纤耦合自动对准实验平台,编写了随机并行梯度下降算法(Stochastic Parallel Descent Algorithm,SPGD),以耦合进单模光纤中的光功率大小为系统性能评价函数,实现空间光与单模光纤耦合的自动对准。实验结果表明:采用所设计的耦合装置并结合随机并行梯度下降算法可以实现空间光-单模光纤耦合的自动对准,耦合系统闭环后的耦合效率可达约53.2%,设计方案对空间光-单模光纤耦合自动对准系统的研究具有重要意义。同时该耦合自动对准装置具有结构小巧,精度高和易于搭建等优点。
邓博优[2](2021)在《光纤通信系统中极化码的编解码优化》文中研究指明光纤通信技术作为—种有线光通信技术,已成为支撑现代网络通信,承载互联网发展的关键技术,可以实现大容量,长距离,高可靠性的通信传输。随着互联网的演进与发展,通过互联网传输交换的数据量指数级增长,提高数据的传输速率与通信可靠性已经成为光纤通信技术的一大需求,因此在光纤通信系统中应用信道编码技术获得编码增益从而支持更大传输速率的信息传输成为了业内研究的热点。2009年,极化码作为一种能够被数学方法严格证明达到香农信道容量极限的信道编码方法被提出,其编码结构清晰明确,译码复杂度低,且纠错性能的鲁棒性强,迅速引起业内广泛的关注与研究。极化码与信道紧密相关,具有非普遍性,在不同信道状态下极化信道的可靠性会发生变化,影响极化码构造过程进而影响其通信性能。在光纤通信系统中,开展根据光纤通信系统的特性对极化码编译码过程进行优化的研究,以提升极化码的通信传输性能,具有重要的研究意义与应用价值。本论文以采用极化码编码的光纤通信系统为主要研究背景,重点研究了极化码的编码、译码过程与码率选择方法,分别提出了基于神经网络信道检测模块获取光纤信道信息辅助极化码编码的优化方案以提升极化信道可靠性估计的准确性;基于获取信道SNR信息扩展输入信息的神经网络极化码译码器优化方案以提升译码器的译码性能;基于自适应码率调节算法的极化码传输码率优化方案以提升极化码通信效率。本论文主要工作如下:(1)提出了一种通过获取信道信息的极化码编码优化方案。在光通信系统中,引入神经网络构建的信道检测模块,对信道信噪比(Signal Noise Ratio,SNR)值进行估计,将估计的SNR值作为发送端极化码编码时的design-SNR,提升极化信道可靠性估计的准确度,提升通信性能。将优化方案应用于相干光正交频分复用(Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CO-OFDM)系统中,并对 CO-OFDM 系统的调制解调与串并转换等步骤做相应调整以使其更匹配优化方案,发挥性能优势。仿真结果说明,通过获取每个子载波的信道SNR值进行差异化极化码编码可以为极化码带来性能提升,对于码长N=512,码率R=0.5的极化码,在BER为10-4时有约1.4dB的性能增益。(2)提出了一种极化码译码神经网络的优化方案。利用神经网络信道检测模块估计光纤信道的电SNR,计算接收码字的对数似然比(Log likelihood Ratio,LLR)值,并将SNR信息与LLR值共同作为神经网络译码器输入信息,以使网络在不同信道情况下对译码过程有针对性地优化。构建并训练以不同神经网络模型为基础的神经网络译码器,并分别在光纤通信系统中验证采用优化方案译码器的性能。仿真结果表明,采用优化方案的神经网络译码器相较未经优化的神经网络译码器具有性能优势。(3)提出了一种极化码自适应码率调节算法,并基于该算法提出极化码传输码率优化方案。所提出的自适应码率调节算法根据极化码码长、信道信噪比与传输信息重要度推荐极化码的编码码率,利用极化码接收错误概率对极化码的通信性能作近似估计降低算法的应用难度,同时在算法的基础上训练神经网络,以降低每次码率搜索的计算复杂度。仿真结果表明,优化方案可以根据系统通信可靠性要求选择适合的极化码编码码率,达到提升通信效率的目的。
陈光[3](2021)在《光载射频信号处理若干技术及应用研究》文中认为光载射频信号处理是一门涉及射频技术和光子学的新兴交叉研究领域,其包括了光纤通信、无线通信、微波工程、模拟与数字信号处理、光电融合、光电子材料与器件、光载射频通信系统及网络应用等多个方面。光载射频技术的研究初衷是在射频系统中引入强大的光子技术,从而消除电子瓶颈的同时带来诸多优点,如高速率、低损耗、大带宽、小尺寸、低功耗、轻重量、高集成度、优良稳定性、抗电磁干扰、频率响应平坦、易于混合集成等技术优势。因此,通过采用基于光子学的射频信号处理技术可实现以前在电域内很难甚至是无法完成的功能或任务。正是由于这种巨大优势,光载射频通信自上世纪90年代开始研究以来,在信号处理、民用通信、国防军事、航空航天和医疗卫生等领域已得到了广泛的应用,并引起国内外学者的广泛关注。光载射频信号处理关键技术与光载射频通信(RoF)系统应用作为微波光子学两个重要的研究分支,近些年引起了研究者们的极大兴趣,并成为当前微波光子学的研究热点。本论文针对光载射频通信、光纤射频混合接入网络和微波光子雷达等民用和国防军事应用需求,依托国家自然科学基金重大项目等国家级课题,重点对光载射频信号处理关键技术和光载射频通信系统设计应用两方面开展研究工作。本论文的研究内容及创新点如下:一、提出了基于光串联单边带调制和光正交单边带复用的多模态相干光载射频通信系统为了解决多制式射频信号收发和传输面临的需求及挑战,提出一种采用光串联单边带调制(OTSSBM)和光正交单边带频谱复用(OOSSBM)的多模态相干光载射频通信系统方案,并在接收端采用数字信号处理算法辅助的相干检测,对多路相位调制码型信号的混叠信道进行识别和分离,实现了在相干光载射频通信系统中的多速率信号收发、调制解调与传输。(1)设计了相干RoF系统并进行了数值仿真,分析了 RoF系统中光载射频信号的频谱结构,并通过数字信号处理算法在接收端恢复了发射的2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK码型信号,给出了信号发射前和接收后的时域波形图和眼图对比。搭建了光载射频信号发送、传输、接收和处理的多信道高谱效相干光载射频通信实验平台。实验结果表明,对于所提出的不同类型及条件(单信道与双信道;OTSSBM与OOSSBM;40 km单模光纤传输与背靠背系统等)下的复用信号,经40公里单模光纤传输后系统性能良好,均满足误比特率(BER)低于10-9,品质因数达到6以上。(2)分析了采用OTSSBM和OOSSBM时,传输2 Gbit/s和5 Gbit/s的BPSK信号,在保持能量效率适中的前提下,两种复用方案各自分别的频谱效率达到了 4.2 bit/s/Hz和4.9 bit/s/Hz,综合利用OTSSBM和OOSSBM两种方案达到7.4 bit/s/Hz。在提高光单载波射频通信系统的频谱效率和信道容量的同时,使用数字信号处理算法辅助的相干检测进行信号解调与恢复,没有增加额外的混叠信道分离硬件或光电器件,简化了系统结构和复杂度。二、设计了基于硅基光电子的相干光载射频通信集成发射模块和接收模块采用级联硅基微环谐振腔(MRR)结构,设计了具有波长选择性的高Q值、超窄带、可调谐的三通带光带通滤波器,并实现了基于MRR的光多载波产生的技术方案;设计了用于调制高速射频信号的硅基双电极马赫-曾德尔调制器(DE-MZM);利用所设计的MRR滤波器和DE-MZM等硅基光电子器件,设计了一种发射多路多制式射频信号并提供多类型射频信号接入功能的光载射频信号集成发射机;利用硅基平面光波导设计了混合集成数字相干光接收机,并对所设计的集成发射模块和接收模块的性能做了系统品质因数(Q-factor)和误码率(BER)的验证和测试。(1)利用上下分插型(或称作“上传下载型”)硅基MRR设计了超窄带可调谐光带通滤波器,所设计的单微环谐振滤波器中心波长为1552.52nm,3dB带宽为0.04nm,FSR为10nm,并拥有陡峭的滤波窗口上升沿和下降沿,利用热光效应可调谐滤波通带。通过将三个硅基单微环级联,形成具有波长选择性和可重构性的三通带可调谐窄带光带通滤波器。三个通带的中心波长分别为1550.7 nm,1551 nm和1551.3 nm,其平坦度良好,通道间隔FSR达到10 nm,吸收损耗低于3 dB/cm,每个微环谐振滤波器的精细度Finesse为250,Qtotal达到38750,级联多频带微环谐振滤波器产生多载波光源,其尺寸在毫米级。(2)设计了高速硅基双电极马赫-曾德尔调制器(DE-MZM),其带宽达到30 GHz,对于BPSK信号的数据速率接近10 Gbit/s。以三个频带作为光载波分别调制不同频段和类型的射频信号,以BPSK调制码型发射则每路信号达到10 Gbit/s的数据速率。设计了亚微米尺寸硅基波导可调谐光衰减器(VOA),并分析了其特性。设计了双平行双电极马赫-曾德尔调制器,其被用于构成I/Q调制器。将有三个频带的微环谐振滤波器和三个硅基调制器串联后再并联,构成了在三个光载波上调制,同时加载多路不同类型宽带信号(如WiFi,WiMAX等射频信号,或数字信号和模拟信号的任意组合)的光载射频通信集成发射机,整个芯片尺寸为7.8 mm2的毫米量级。(3)为了解决相干光载射频通信系统对于数字相干接收机在集成度、功耗、工作稳定性、灵敏度、响应度波动、相位误差方面的进一步需求,设计了一种基于硅基平面光波导的集成数字相干光接收机前端,并测试了所设计的集成相干接收机前端模块的性能和参数指标。在1520 nm~1620 nm宽波长范围内,相位漂移在±1°,保证了相应端口良好的相位正交性。当温度在-5℃~80℃时,响应度幅度波动在±0.25 dB;相邻光电探测器端口之间的响应度偏差在0.4 dB之内。测试了对于112 Gbit/s PDM-QPSK调制码型信号的接收性能,得到了偏振正交方向X信道和Y信道上清晰且易于判决的星座图,以及品质因数(Q值)和信号光功率(光信噪比)的近似线性对应关系。三、设计基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术方案为了在一个光载射频信号处理系统中实现多项功能,并提高系统集成度及降低成本,对光载射频信号处理的三种核心技术——移相、滤波和倍频进行了综合方案设计。(1)基于双偏振双平行马赫-曾德尔调制器(DP-DPMZM),设计了具有倍频功能的宽带光载射频信号移相器,不仅对射频信号进行2-6倍频调控,且在光域实现了 360°相位控制。仿真验证了其相移范围和倍频效果,相移量与相位调控参量接近线性关系,多倍频与相位控制这两种处理同时进行。分析了消光比的变化、90°混合器的幅度和相位不平衡性对相位漂移、幅度抖动及系统稳定性的影响。(2)借助MZM的单边带(SSB)调制(用于加载射频信号)和半导体光放大器(SOA)的光学非线性效应(慢光效应和相干布居振荡),设计了一种滤波通带(中心波长)和3 dB带宽均可调谐的射频光子滤波器,该滤波器中心波长在15 GHz-20 GHz的频率范围内调节,并具有超过15 GHz的自由频谱范围(FSR),中心波长不同,其FSR不同,最低的FSR亦超过15 GHz。调节SOA的注入电流,实现了其频带和3 dB带宽可调,在SOA驱动电流为420 mA左右时,FSR=15.44 GHz,滤波器通带的3 dB带宽BW3dB=2.45 MHz,品质因数Q-factor>6300(对于单通带滤波器,Q-factor=Finesse=FSR/BW3dB≈6302),滤波器带外抑制比达到41 dB。(3)采用偏振分束器、偏振耦合器与两个SOA构成马赫-曾德尔干涉仪型结构(SOA-MZI),设计了宽带射频光子移相器,数值模拟仿真结果表明:相移的动态范围达到360°、调控精度达到0.1°、相移带宽接近30 GHz,相位变化量与SOA驱动电流呈现良好的线性关系,且依照相移精度对相移量进行连续调节。这些特性均优于传统方案。此外也对所设计的射频光子移相器非线性失真原因做了初步分析。上述三个创新点不仅提升了光载射频通信系统的信道容量、频谱效率和多模态应用,丰富了光载射频信号发射和接入服务的多样性,还提高了系统集成度,降低功耗、减小器件尺寸,增强系统的稳定性和可靠性。实现了对射频信号的相位在光域进行连续精确调控,同时进行倍频和滤波等处理,增强了光载射频信号处理系统的综合功能。本论文针对基于光载射频通信的超宽带无线接入网络、微波光子雷达、光控相控阵、电子对抗系统以及其它需要高性能光载射频信号处理的领域开展研究,所取得的研究成果在未来相关研究领域中具有一定的实用价值和应用前景。
杨婧翾[4](2021)在《模分复用系统中轨道角动量模式传输理论分析与应用研究》文中进行了进一步梳理现如今,随着信息互联网络技术创新开展的如火如荼,人工智能、高清视频、网络直播等新应用方式引发大众的广泛关注,高速移动通信互连网络的推广,信息化社会的飞速发展,光通信技术也在不断的革新,人们对通信信息容量的不断需求,网络容量的局限性越来越明显,基于轨道角动量(OAM)模式的模分复用(MDM)技术作为一种新的复用形式,为扩大信道容量、提升通信质量提供了一种新的方案。MDM系统应用的关键问题是不同通信链路对OAM模式产生的影响,包括以光纤为代表的有线信道及以自由空间为代表的无线信道,因此,需要深入研究OAM模式的传输特性。针对以上存在的问题,本论文围绕MDM通信系统中的关键技术这一主题,主要进行了两个方面的研究,一是光纤通信系统中OAM模式传输特性,深入剖析外部扰动产生的物理机理,建立了一套相对完善的处理OAM光纤应力应变及扭转效应的理论计算及仿真分析模型。并在此基础上,提出了一种新型光子晶体OAM光纤模式选择耦合器的设计方案。另一个是针对自由空间通信系统,建立了OAM涡旋电磁波空间传输模型,提出了一种自适应补偿算法用于缓解空间信道中湍流效应的影响。本论文的主要研究工作如下:(1)OAM光纤应力应变及扭转特性研究研究了 OAM光纤在应力应变和扭转效应等外部扰动下的传输特性。建立了复杂结构OAM光纤应力双折射数学理论分析模型,并以一种性能良好的环形光子晶体OAM光纤为例建立仿真分析模型,最后分析了该光纤在实际应力作用下的模场质量和传输特性,主要包括:强度、相位、偏振、限制损耗、色散、非线性系数及应力双折射等。另外,在光纤应力特性理论分析基础上,建立了复杂结构OAM光纤扭转效应理论分析模型,分析了不同强度扭转效应下,扭转OAM光纤中的模式基组成,建立了扭转OAM光纤仿真分析模型,最后分析了该扭转OAM光纤的模式组成和传输特性,并与理论计算结果进行对比分析。(2)光子晶体OAM光纤模式选择耦合器设计设计了一种新型双平行结构的光子晶体OAM光纤模式选择耦合器。首先研究了双平行结构光纤耦合器工作原理,利用模式匹配法实现矢量OAM模式的转换,设计方案中以一种高性能光子晶体OAM光纤作为基底通过侧边研磨法制作全光纤型耦合器。其次,针对耦合器的可调参数光纤间距和耦合长度进行结构参数优化设计,获得最优的模式纯度和耦合效率。最后,对该光子晶体OAM光纤模式选择耦合器性能指标进行分析,主要包括:模式纯度、耦合效率、损耗特性和工作带宽等。在C+L波段内,该耦合器可以激发三阶OAM模式,模式纯度达到52%,耦合效率可达51%,插入损耗大于-1.73dB,附加损耗小于0.175dB。(3)OAM模式空间传输特性研究根据大气湍流效应的实际情况,基于联合大气湍流模型,建立了自由空间无线通信信道中OAM电磁涡旋波传输理论模型。针对湍流信道扰动造成的波前畸变和信号串扰,提出了一种自适应补偿算法,用以缓解大气湍流效应产生的影响,实现湍流信道中传输OAM模式波前扰动的有效恢复。并且,给出了自适应补偿前后单一OAM模式和多个OAM模式复用传输的模场质量和传输性能。最后,研究了自适应补偿后,自由空间无线通信系统中的重要性能参数的变化,包括:信噪比和信道容量等,用以验证该补偿方案的有效性及可行性。
周思彤[5](2021)在《轨道角动量模式复用光通信系统中干扰抑制方法研究》文中研究指明随着社会的高速发展,对通信系统信道容量的需求逐渐增加,而传统的通信技术可提供的信道容量有限。因此,大容量、高保密性及高速率的通信技术成为了未来通信技术的发展趋势。为了解决信道容量危机,在已有的波分复用、偏振复用等方式之外,轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)复用技术作为一种新的复用形式,为增加网络带宽、扩大信道容量提供了一种新的方法,并成为光通信领域的研究热点。然而在实验中,由于存在着一定的干扰因素,OAM模式复用空间光通信系统或OAM模式复用光纤通信系统的传输容量和传输距离受限。因此,OAM模式复用光通信系统中,干扰抑制技术是至关重要的研究方向。本文以OAM模式复用空间光通信系统和光纤通信系统中的干扰抑制技术为研究方向,在研究干扰因素原理的基础上,分别对空间光通信中相位校正技术和光纤通信中器件非线性的判决技术展开研究,主要研究工作和创新点如下:1、OAM空间光通信中基于WF算法的相位校正研究针对OAM模式复用空间光通信系统中大气湍流引起的波前相位畸变的问题,提出了一种基于WirtingerFlow(WF)算法的相位校正方法,实现了校正精度的提高并简化了自适应光学系统中的波前传感的结构。仿真研究了该方法的校正效果和迭代性能,研究结果表明与传统Gerchberg-Saxton(GS)算法相比,系统的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)、模式纯度、串扰和误码率等性能参数均有明显改善,同时该方法避免了基于传统GS算法的校正方法容易陷入局部最优解的问题。2、OAM光纤通信系统中基于KNN的非线性判决方法针对OAM模式复用光纤通信系统中接收端数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)模块对于降低复杂度的需求,提出了一种基于K最近邻(K NearestNeighbor,KNN)的非线性判决方法,该方法通过统计测试数据与训练数据中最相似的数据个数,对测试数据进行判决。在8-OAM模式复用光纤通信系统中进行实验,实验结果表明与传统Volterra均衡器相比,该方法的复杂度降低至少一个数量级,且误码率性能降低。在此基础上考虑进一步降低系统误码率和训练数据长度,提出一种基于概率KNN的非线性判决方法,该方法根据测试点附近的概率密度和分布,通过启发式学习方法计算出合适的参数,既保留了 KNN的简单性,又优化了性能。实验结果表明,与基于KNN的非线性判决方法相比,该方法误码率性能下降明显,节约了一部分由于选择k值而产生的交叉验证的计算开销,并一定程度上缓解了基于KNN的非线性判决方法对于数据的依赖性,从而降低了训练集的长度,训练数据长度降低了 1/3。3、OAM光纤通信系统中基于朴素贝叶斯的非线性判决方法针对OAM模式复用光纤通信系统中非线性模型的随机特性,提出了一种基于朴素高斯贝叶斯的非线性判决方法,该方法利用信号的统计特性求得信号的后验概率从而对信号进行判决,解决了系统非线性模型呈现随机性的问题。在8-OAM模式复用光纤通信系统中进行实验,研究结果表明,该方法与传统Volterra均衡器相比,误码率和复杂度显着降低。在此基础上进一步考虑降低系统误码率的需求,提出了基于数据自定义朴素贝叶斯(Data-defined Naive Bayes,DNB)算法的非线性判决方法,该方法将基于朴素高斯贝叶斯的非线性判决方法中的高斯模型进行改进,使用训练数据拟合概率分布模型。实验结果表明,该方法的误码率性能相比于传统Volterra均衡器、基于KNN的非线性判决方法、基于概率KNN的非线性判决方法及基于朴素高斯贝叶斯的非线性判决方法相比,误码率大幅降低,在l=-4光信噪比OSNR=23dB时误码率达到软件前向纠错(Forward Error Correction,FEC)极限。
刘欣雨[6](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》文中研究表明云计算、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。
于超[7](2021)在《全光OFDM系统中的光学传输损伤及其抑制》文中指出正交频分复用系统(OFDM)因其子载波在频域可以相互交叠使其具有较高的频谱利用率,满足目前在有限带宽内实现高传输速率等需求。应用于各种场景中的OFDM技术在2010年后一直是无线通信与光通信的研究热点,其中全光OFDM系统是一种不需要高带宽数模转换器就可以产生频谱利用率极高且占据整个C波段的超信道传输系统,已成为光通信领域的研究热点之一。目前全光OFDM系统因两大主要问题限制其应用于商业光网络中,其一为重叠的子载波在使系统具有极高的频谱利用率的同时,也因为子载波频域间隔较小导致系统抗光学传输损伤能力尤其是抗色散与非线性效应的能力较低;其二是为了进行色散补偿以及降低非线性效应对全光OFDM系统的影响,全光OFDM系统中使用了较多的数字信号处理芯片导致系统成本与复杂度较高。因此如何提高全光OFDM系统抗光学传输损伤的能力以及降低系统的复杂度和传输成本成为了目前关于全光OFDM系统的研究热点。本文针对如何提高全光OFDM系统抗光学传输损伤能力、如何降低系统成本这两个问题,重点研究了色散、自相位调制、交叉相位调制和四波混频效应等光学传输损伤对全光OFDM系统传输质量的影响,提出了一种提高全光OFDM系统抗色散能力的方案以及一种提高全光OFDM系统抗四波混频效应能力的方案。这两种方案可以提高全光OFDM系统对色散以及非线性效应的鲁棒性,可以在某些应用场景中减少高速率数字信号处理芯片的使用,降低系统成本以及复杂度。本文的主要工作与创新点如下:1.建立了更加完善的全光OFDM系统传输模型,首次分析了走离、色散与非线性共同作用下光学传输损伤对系统传输质量的影响。在研究传统的光OFDM系统非线性传输模型的基础之上,提出了针对全光OFDM系统子载波间走离效应明显存在的情况下的非线性分析模型。使用改进过的迭代对称分步傅里叶法求解全光OFDM信号在光纤中传输时的非线性薛定谔方程。对子载波走离效应明显时,色散、非线性效应对系统造成的光学传输损伤进行了数值分析。仿真结果表明,色散是影响全光OFDM系统传输质量的主要因素,除色散外四波混频效应极大的限制了系统的传输性能。另外还对比了插入光循环前缀(CP)的全光OFDM系统与插入光保护间隔(GI)的全光OFDM系统的性能。通过仿真找到了系统在插入光CP或光GI之后,接收端sinc型滤波器的最佳接收带宽以及最佳采样点。仿真结果表明插入光CP与光GI都可以在一定程度上提高系统的传输质量,光CP对系统传输质量的提升较大。2.提出了一种提高全光OFDM系统抗色散能力的方法。在研究色散对全光OFDM系统传输质量影响的基础之上,提出了通过修改控制子载波生成的滤波器的滤波函数从而提高全光OFDM系统抗色散的能力的方法。该方法通过使用高斯型滤波器取代sinc型滤波器并对子载波进行频域稀疏化,使受到色散影响后的系统整体误码率明显降低。仿真结果表明具有32个子载波、调制格式为QPSK的全光OFDM系统,在使用sinc型滤波器时经过60km传输之后误码率为8.545×10-2,将sinc型滤波器替换为高斯滤波器将子载波间距增大1.5倍之后,误码率为1.596×10-3。3.提出了一种提高全光OFDM系统抗四波混频效应能力的方法。在研究四波混频效应对全光OFDM系统传输质量影响的基础之上,提出了一种提高全光OFDM系统抗四波混频效应能力的方法。该方法通过插入一定大小的光GI并将子载波进行分组与时延从而降低一部分四波混频效应产物的强度,同时将另外一部分四波混频效应产物作用于光GI之内,使之对每个符号周期内含有光信号的部分产生较小的影响。仿真验证了该方案能够降低四波混频效应对系统的影响,尤其是插入大小为0.33的光GI、相邻的两个子载波的时延差为三分之一个符号周期的全光OFDM系统,其误码率接近在仿真中不考虑四波混频效应的常规的全光OFDM系统的误码率,该方法很好的提高了全光OFDM系统对四波混频效应的鲁棒性,能更好的应对未来光网络中在有限的带宽内传输更大容量信息的需求。
陈茜[8](2021)在《相干光通信系统中非线性损伤补偿研究》文中提出随着当代社会网络的不断发展,物联网、虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)、云计算等先进技术的不断兴起,人们开始对通信的传输速率、传输容量等方面有了越来越高的需求,这也促使了各类光纤通信相关技术的出现与发展。目前,光纤通信正在往大传输容量、高速率、更低时延的方向发展。由于相干光通信领域研究的不断深入,数字信号处理(Digital Signal Process,DSP)的硬件运算速度不断提高,在发送端采用多种调制编码格式、在接收端采用相干检测技术和DSP相结合的相干光通信系统已经发展为高速大容量光通信领域的关键技术之一。在高速大容量相干通信系统中,光纤信道内的非线性效应严重影响了信号的传输性能,被认为是目前限制光纤传输的主要原因之一。为了提升相干光通信系统的传输性能,研究如何补偿信道内的非线性损伤成为了国内外研究热点。本论文研究了数字信号处理模块中的非线性损伤补偿技术。在此基础上,重点研究了基于数字信号处理的非线性损伤补偿方案、基于数字信号预处理的非线性损伤补偿方案以及基于傅里叶变换的非线性损伤补偿方案,本论文的主要工作内容和创新点如下:(1)提出了一种基于带动量的自适应梯度下降算法的数字反向传播方案,该方案在梯度下降算法中引入自适应步长、动量参量,在不降低搜索精度的前提下提高搜索算法的迭代速度。针对单载波64QAM相干光通信系统,仿真验证该方案的可行性,研究结果表明,该方案与传统的梯度下降算法相比,在收敛速度方面获得明显的收益,整个DSP的运算量降低。(2)提出了一种基于发送端自适应数字反向传播算法的非线性补偿方案,该方案在数字信号预处理模块中引入自适应非线性预补偿模块,该方案在优化通信系统性能的同时提高了算法的灵活性。针对单载波16QAM相干光通信系统,仿真验证该方案的可行性,并对该方案进行性能仿真研究。研究结果表明,该方案可以有效地对非线性损伤进行抑制,与色散预补偿算法相比,提高了通信系统的传输性能。(3)提出了一种基于自适应对数步长的非线性补偿方案,该方案采用带动量的自适应梯度下降算法对最佳补偿因子进行搜索获取,在优化通信系统性能的同时提高了算法的灵活性。针对QPSK相干光通信系统,仿真验证该方案的可行性,并对该方案进行性能仿真研究。研究结果表明,该方案可以有效地对非线性损伤进行抑制,且与传统的DBP算法进行仿真比较,其非线性损伤补偿效果更好,系统信号传输性能更优。
吴昱丹[9](2021)在《长距离高效光纤传能关键技术研究》文中认为自国家全面建成小康社会,物联网在十四五规划中迎来了发展的新机遇期,成为了我国今后十年经济发展核心驱动力之一。新规划中,“新基建”工程对物联网感知与监测设施提出了广覆盖、多参量、高精度的新要求。然而传统监测设施在诸如输电线路、地下管廊等需要电磁隔离的特殊场景受制于供能与通信手段无法正常运作,限制了物联网在此类场景的应用。为了解决上述特殊场景的供能与监测问题,目前涌现的解决方案有光纤无源式监测和环境自供能技术。光纤无源式监测技术具有抗电磁干扰的优势,但精确度不高且对监测参量有一定限制,环境自供能手段则在解决能源问题的同时对自然与气象条件有一定要求存在不可控的缺陷。光纤传能技术作为一种新兴的供能技术,因其具有供能稳定、抗电磁干扰、强绝缘和易部署等特性在电力供应领域开始受到关注,是一种极具潜力的能量传输手段。本文据此针对特殊场景下物联网感知与监测设施能源供应问题和通信需求,开展了长距离光纤传能与信息共纤回传系统方案研究,保证了对电子式传感器的稳定供能以及实现了数据安全传输。本文主要完成的研究工作和成果如下:1.提出了一种基于单模光纤的长距离能量传输方案。方案对光纤传能技术的电光转换、光波导传输和光电转换原理过程展开研究,并根据长距离条件下传统光纤传能方案光纤传输损耗过大的不足具体分析光纤传输损耗,指出可通过增大光源线宽结合使用中远红外光的方式降低了激光在光纤长距离传输中的损耗,使光纤传能远程应用具备可行性。2.研制了长距离光纤传能与信息共纤回传系统装置。装置基于长距离能量传输方案并利用波分复用技术实现了能量流与信息流共纤传输。系统的激光器发射光功率500 mW,传输距离10 km,光伏电池转换后可输出57 mW电功率,并具备最大1G速率信号光共纤回传的能力。3.实验验证了长距离光纤传能与信息共纤回传系统的实际可用性。实验系统结合了适用于光纤传能与信息共纤回传装置的传感监测节点以及系统软件平台,实现了蓄能源的充放电平衡及监测节点的稳定运行,证明了系统的实用价值。
张楠楠[10](2021)在《高速光纤通信系统中基于卡尔曼滤波器的线性损伤均衡的研究》文中提出互联网、云计算和虚拟现实等业务的飞速发展,使得对数据流量的需求呈现急剧增长趋势。大容量、高传输速率的光纤通信系统成为目前发展的主流。为了提高信道容量和传输速率,高阶调制格式、还有近几年提出的概率整形(PS,Probabilistic Shaping)技术,偏分复用(PDM,Polarization Division Multiplexing)技术、相干检测技术以及强大的数字信号处理(DSP,Digital Signal Processing)技术被广泛应用于光纤通信系统中,极大的促进了高速相干光纤通信系统的发展。光信号在光纤链路传输过程中会受到多种损伤的影响,包括色度色散(CD,Chromatic Dispersion)、偏振模色散(PMD,Polarization Mode Dispersion)、偏振态旋转(RSOP,Rotation of State of Polarization)、偏振相关损耗(PDL,Polarization Dependent Loss)、载波频率偏移(CFO,Carrier Frequency Offset)以及载波相位噪声(CPN,Carrier Phase Noise)等,导致信号畸变,通信系统性能下降。上述的损伤都可以在接收机的DSP模块中进行均衡。然而随着相干光通信系统的传输速率、调制格式的提高,使得多种损伤联合作用加剧,接收机中各个损伤均衡模块架构不统一,各自为政,均衡效果不能充分发挥,尤其是在极端偏振场景下(雷雨天,架空光缆遭到雷击或者火车经过时产生巨大震动),偏分解复用(PolDemux,Polarization Demultiplexing)算法性能急剧下降甚至直接失效,造成通信中断。此外,为了进一步提升光纤通信系统传输性能,将PS技术引入光纤通信系统中来提高信道容量使其接近于香农极限。因此,针对一体化架构的性能优异的DSP算法和稳定性高、复杂度低的偏分解复用算法,以及适用于PS信号的损伤均衡算法的研究具有重大意义。本文围绕高速偏分复用相干光纤通信系统线性损伤均衡这一主题,对高阶调制格式和概率整形调制格式信号的线性损伤均衡技术进行深入研究和分析。探索在基于卡尔曼滤波器架构下,对线性损伤进行一体化的联合均衡方案,为超100G系统提供高性能的算法基础。并且为了提高偏分解复用算法的稳定性以及降低算法的复杂度,提出了基于导频辅助的频域卡尔曼滤波器的偏分解复用算法。此外,研究了适用于PS调制格式的载波相位噪声均衡算法。主要研究工作如下:(1)基于卡尔曼滤波器一体化的线性损伤均衡方案研究提出了基于卡尔曼滤波器一体化的线性损伤均衡方案。该卡尔曼一体化算法包括两个阶段。第一阶段利用时频域滑窗卡尔曼滤波器架构,在频域补偿残余色散(rCD,residual Chromatic dispersion)和 PMD,在时域补偿RSOP。第二阶段利用时域卡尔曼滤波器架构,同时补偿了 CFO和CPN。相比于CMA-IMP-BPS均衡方案,在快速RSOP和大DGD情况下,卡尔曼方案性能更优。在CFO和CPN损伤较小的情况下,两个方案表现出了基本相同的性能(误码率在相同的数量级),当增大载波损伤时,在归一化线宽大于4×10-4(对于28 GBaud系统,对应的线宽为11.2 MHz)时,卡尔曼滤波器方案表现出了更好的载波恢复性能。(2)基于导频辅助的频域卡尔曼滤波器的偏分解复用研究提出了基于导频辅助的频域卡尔曼滤波器的偏分解复用方案。利用导频符号已知信息,构造卡尔曼滤波器算法的测量量,进行迭代更新得到状态量。所提出的导频辅助的频域卡尔曼滤波器算法对超快RSOP和大PMD的均衡表现出了很好的性能,并且降低了 OSNR代价,复杂度降低,算法更稳定。(3)概率QAM调制格式的载波相位噪声均衡方案研究提出了适用于概率QAM调制格式的基于卡尔曼滤波器的载波相位噪声均衡方案。对于PS 16-QAM和PS 64-QAM信号,在最佳整形因子处,卡尔曼滤波器方案的性能没有降低,并且在其他整形因子处,卡尔曼方案表现出和BPS同样好的性能。提出的卡尔曼滤波器方案克服了 BPS在概率整形系统中的局限性,对于概率QAM信号的载波相位噪声具有很好的均衡性能。
二、光纤通信技术的发展与展望(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、光纤通信技术的发展与展望(论文提纲范文)
(1)空间光-光纤耦合自动对准及控制算法实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 自由空间光通信的国内外研究进展 |
1.2.1 国外进展 |
1.2.2 国内进展 |
1.3 空间光耦合的国内外研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 空间光耦合自动对准技术研究现状 |
1.5 主要研究内容及论文结构 |
2 空间光-单模光纤耦合理论 |
2.1 平面波耦合效率的模场分析 |
2.2 不同对准误差对空间光耦合效率的影响 |
2.2.1 轴向误差对单模光纤耦合效率的影响 |
2.2.2 径向误差对单模光纤耦合效率的影响 |
2.2.3 偏转误差对单模光纤耦合效率的影响 |
2.3 空间光-单模光纤耦合效率的其他影响因素 |
2.4 本章小结 |
3 空间光-光纤耦合自动对准系统设计 |
3.1 空间光耦合自动对准系统 |
3.2 系统硬件组成结构 |
3.2.1 压电陶瓷恒压供电模块设计 |
3.2.2 基于OPA445的双极性直流放大电路设计 |
3.2.3 基于PA85A的高压运算放大电路设计 |
3.3 压电陶瓷连接及与光纤固定方式设计 |
3.3.1 三种压电陶瓷介绍 |
3.3.2 压电陶瓷组合及与光纤固定方式设计 |
3.4 本章小结 |
4 自动对准算法及控制系统设计 |
4.1 空间光耦合自动对准算法 |
4.2 随机并行梯度下降算法 |
4.2.1 随机并行梯度下降算法介绍 |
4.2.2 随机并行梯度下降算法流程图 |
4.3 随机并行梯度下降算法不同参数仿真 |
4.3.1 固定增益随机并行梯度下降算法 |
4.3.2 变增益随机并行梯度下降算法 |
4.4 控制系统软件设计 |
4.4.1 FPGA开发平台介绍 |
4.4.2 基于AN9767的14位DA模块驱动设计 |
4.4.3 上位机及控制指令接收模块设计 |
4.5 本章小结 |
5 空间光耦合自动对准实验研究 |
5.1 实验装置介绍 |
5.2 单模光纤耦合自动对准实验研究 |
5.3 实验结果分析 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间主要研究成果 |
(2)光纤通信系统中极化码的编解码优化(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及目的 |
1.2 国内外相关研究发展及现状 |
1.3 论文的主要内容 |
1.4 论文的结构安排 |
第二章 极化码理论 |
2.1 引言 |
2.2 信道极化 |
2.3 极化信道可靠性选择 |
2.3.1 极化信道BPM可靠性估计 |
2.3.2 极化信道DEM可靠性估计 |
2.3.3 极化信道GAM可靠性估计 |
2.4 极化码编码 |
2.5 极化码译码 |
2.6 光纤通信中的极化码 |
2.7 本章小结 |
第三章 通过获取信道信息的极化码编码优化方案 |
3.1 引言 |
3.2 获取信道信息的极化码编码优化方案 |
3.3 长短时记忆网络信道检测模块 |
3.3.1 神经网络 |
3.3.2 循环神经网络与长短时记忆网络 |
3.3.3 信道检测网络的训练以及性能结果 |
3.4 系统方案仿真与性能分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 极化码译码神经网络的优化方案 |
4.1 引言 |
4.2 神经网络译码器的优化方案 |
4.3 MLP神经网络译码器设计及性能分析 |
4.4 CNN神经网络译码器设计及性能分析 |
4.5 RNN神经网络译码器设计及性能分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 极化码传输码率优化方案 |
5.1 引言 |
5.2 极化码码率与性能表现分析 |
5.3 极化码自适应码率调节算法 |
5.4 仿真性能结果与分析 |
5.5 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 缩略语表 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(3)光载射频信号处理若干技术及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 光载射频信号处理的研究背景和意义 |
1.2 光载射频通信的发展动态及技术优势 |
1.2.1 光载射频信号处理与光载射频通信的国内外研究现状 |
1.2.2 光载射频通信技术的未来发展趋势 |
1.2.3 光载射频通信技术面临的挑战 |
1.2.4 射频光子信号处理在雷达系统中的应用及发展前景 |
1.3 论文主要内容及结构安排 |
参考文献 |
第二章 光载射频信号处理的理论基础 |
2.1 RoF系统中光载射频信号的产生 |
2.1.1 光载射频通信系统中的调制器 |
2.1.2 双光源外差混频技术 |
2.2 光电上变频和下变频技术 |
2.2.1 MZM实现上变频 |
2.2.2 EAM实现上变频 |
2.2.3 光电下变频技术 |
2.3 射频信号的光域调制与解调技术 |
2.3.1 光载射频信号的直接调制技术 |
2.3.2 光载射频信号的外调制技术 |
2.3.3 光载射频信号的包络检波解调 |
2.4 光载射频通信链路中的信号失真原因及分析 |
2.4.1 谐波失真问题研究 |
2.4.2 RoF系统光纤链路中的传输色散 |
2.4.3 RoF链路中的噪声产生原因及特性分析 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第三章 多信道高谱效相干光载射频通信系统 |
3.1 基于串联单边带调制的光载射频信号产生 |
3.1.1 光载射频信号串联单边带调制的方案设计 |
3.1.2 光载射频信号串联单边带调制的数学模型与理论推导 |
3.2 基于光正交单边带复用的光载射频信号产生 |
3.2.1 光载射频信号正交单边带复用的方案设计 |
3.2.2 光载射频信号正交单边带复用的理论推导与分析 |
3.3 多信道高谱效相干光载射频通信系统仿真与实验研究 |
3.3.1 相干光载射频通信系统仿真研究 |
3.3.2 多模态相干光载射频通信系统的设计及实验平台的建立 |
3.3.3 基于数字信号处理的光载射频通信相干接收与信号解调恢复 |
3.3.4 多信道高谱效光载射频通信系统实验结果及性能分析 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 基于硅基光电子的相干光载射频通信集成收发机 |
4.1 高Q值超窄带的光带通滤波器设计 |
4.1.1 基于硅基单微环的波长选择性光带通滤波器 |
4.1.2 基于串联多微环的可调谐超窄带光带通滤波器 |
4.2 基于硅基滤波器和硅基调制器的集成光载射频信号发射机设计 |
4.2.1 硅基双电极马赫-曾德尔调制器的设计与实现 |
4.2.2 硅基集成多信道光载射频信号发射机设计与实现 |
4.2.3 硅基光载射频信号发射机的仿真验证及结果分析 |
4.3 基于集成发射机的相干光载射频通信系统 |
4.3.1 集成相干光载射频信号发射机的实现 |
4.3.2 光载射频通信系统性能验证及结果分析 |
4.4 光载射频通信集成数字相干光接收机前端设计 |
4.4.1 集成数字相干光接收机的方案设计 |
4.4.2 集成数字相干光接收机前端的设计结构 |
4.4.3 数字相干光接收机前端模块的性能参数指标 |
4.5 本章小结 |
参考文献 |
第五章 基于DP-DPMZM和SOA-MZI的光载射频信号处理技术 |
5.1 基于DP-DPMZM的光载射频信号移相与倍频方案 |
5.1.1 基于DP-DPMZM倍频相移方案的机理分析与数学模型 |
5.1.2 倍频功能的数值仿真与验证分析 |
5.1.3 移相功能的数值仿真结果及分析 |
5.1.4 基于DP-DPMZM的倍频移相系统性能影响因素分析 |
5.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器的设计方案 |
5.2.1 基于MZM和SOA的射频光子滤波模块设计 |
5.2.2 基于MZM和SOA的射频光子滤波器仿真验证及结果分析 |
5.2.3 射频光子滤波器的应用分析 |
5.3 基于SOA-MZI结构的光载射频信号移相器设计 |
5.3.1 光载射频信号移相的机理特点及典型设计方案分析 |
5.3.2 基于SOA-MZI结构的射频光子移相器设计方案 |
5.3.3 基于SOA-MZI的光载射频移相器仿真验证及结果分析 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文研究成果 |
6.2 不足之处及改进措施 |
6.3 未来展望 |
附录 |
缩略语 |
致谢 |
攻读博士学位期间取得的学术成果目录 |
(4)模分复用系统中轨道角动量模式传输理论分析与应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 光通信的研究现状与发展趋势 |
1.2 OAM光纤通信研究进展 |
1.2.1 OAM光纤及光纤特性研究进展 |
1.2.2 OAM光纤耦合器研究进展 |
1.3 OAM空间通信研究进展 |
1.3.1 OAM空间光通信研究现状 |
1.3.2 OAM空间无线通信研究现状 |
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 基于OAM模式通信的基础理论 |
2.1 OAM模式基本理论 |
2.1.1 矢量亥姆霍兹方程 |
2.1.2 矢量OAM模式求解 |
2.2 矢量模式耦合器原理及数值分析方法 |
2.2.1 双平行光纤耦合器原理 |
2.2.2 数值分析方法 |
2.3 自由空间信道基本理论 |
2.3.1 大气湍流理论 |
2.3.2 大气湍流谱模型 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 OAM光纤应变特性研究 |
3.1 OAM光纤应变特性研究背景 |
3.2 环形光子晶体OAM光纤应力特性 |
3.2.1 理论分析模型 |
3.2.2 光子晶体OAM光纤仿真分析模型 |
3.2.3 光子晶体OAM光纤应力特性分析 |
3.2.4 小结 |
3.3 环形光子晶体OAM光纤扭转特性 |
3.3.1 理论分析模型 |
3.3.2 光子晶体OAM光纤仿真分析模型 |
3.3.3 光子晶体OAM光纤扭转特性分析 |
3.3.4 小结 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 光子晶体OAM光纤模式选择耦合器设计 |
4.1 光子晶体OAM光纤耦合器研究背景 |
4.2 光子晶体OAM光纤模式选择耦合器结构设计 |
4.2.1 OAM模式耦合器结构与设计原理 |
4.2.2 OAM模式耦合器参数设计与优化 |
4.3 光子晶体OAM光纤模式选择耦合器特性分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 OAM模式空间传输特性研究 |
5.1 无线通信中OAM模式传输特性研究背景 |
5.2 自由空间无线通信信道建模 |
5.3 无线通信信道自适应补偿算法 |
5.4 OAM模式空间传输特性 |
5.4.1 单一OAM模式传输特性 |
5.4.2 复用OAM模式传输特性 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 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 |
(5)轨道角动量模式复用光通信系统中干扰抑制方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩略语 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 OAM的发展 |
1.2.2 OAM在通信领域的应用 |
1.2.3 OAM光通信系统中关键技术 |
1.3 本文主要研究内容和创新点 |
1.4 论文组织结构 |
参考文献 |
第二章 OAM模式复用光通信系统关键技术 |
2.1 引言 |
2.2 OAM模式复用空间光通信系统关键技术 |
2.2.1 大气湍流建模 |
2.2.2 大气湍流对涡旋光束的影响 |
2.2.3 GS算法 |
2.3 OAM模式复用光纤通信系统关键技术 |
2.3.1 OAM模式复用光纤通信系统搭建 |
2.3.2 非线性的产生及特性 |
2.3.3 传统器件非线性均衡方法 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 OAM-FSO系统中基于WF的相位校正方法研究 |
3.1 引言 |
3.2 基于OAM的AO-FSO通信链路模型 |
3.3 基于WF算法的相位校正方法 |
3.4 仿真结果和性能分析 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 OAM光纤通信系统中基于KNN的非线性判决方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 基于KNN的判决方法 |
4.2.1 原理及方案 |
4.2.2 实验结果和性能分析 |
4.3 基于概率KNN的非线性判决方法 |
4.3.1 原理及方案 |
4.3.2 实验结果和性能分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 OAM光纤通信系统中基于朴素贝叶斯的非线性判决方法研究 |
5.1 引言 |
5.2 基于朴素贝叶斯的非线性判决方法 |
5.2.1 原理及方案 |
5.2.2 实验结果和性能分析 |
5.3 基于DNB的非线性判决方法 |
5.3.1 原理及方案 |
5.3.2 实验结果和性能分析 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 未来研究展望 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(6)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 |
(7)全光OFDM系统中的光学传输损伤及其抑制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 光纤通信系统的研究背景 |
1.2 全光OFDM系统研究现状 |
1.3 论文研究内容和创新点 |
1.4 论文组织结构 |
第二章 全光OFDM系统原理及关键技术 |
2.1 引言 |
2.2 全光OFDM系统原理 |
2.3 全光OFDM系统关键技术 |
2.3.1 全光OFDM系统发射机相关技术 |
2.3.2 全光OFDM系统接收机相关技术 |
2.3.3 全光OFDM系统接收端的数字信号处理技术 |
2.4 全光OFDM系统在光纤传输中受到的光学传输损伤 |
2.4.1 衰减 |
2.4.2 色散 |
2.4.3 非线性损伤 |
2.5 本章小结 |
第三章 光纤中光学传输损伤对全光OFDM信号的影响 |
3.1 引言 |
3.2 全光OFDM信号传输模型 |
3.2.1 全光OFDM信号在光纤传输时的非线性耦合方程 |
3.2.2 求解非线性耦合方程的数值方法 |
3.3 全光OFDM仿真系统搭建 |
3.4 仿真结果分析 |
3.4.1 色散对系统传输质量的影响 |
3.4.2 非线性效应对系统传输质量的影响 |
3.5 本章小结 |
第四章 一种提高全光OFDM系统抗色散能力的方案 |
4.1 引言 |
4.2 插入光CP的全光OFDM系统的最佳接收 |
4.2.1 光CP的插入方法 |
4.2.2 全光OFDM系统插入CP后的最佳采样点 |
4.2.3 插入CP前后系统抗色散能力的对比 |
4.3 高斯型滤波器对全光OFDM系统抗色散能力的提升 |
4.3.1 基于高斯型滤波器的全光OFDM系统 |
4.3.2 基于高斯型与sinc型滤波器的系统抗色散能力的对比 |
4.3.3 仿真分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 一种提高全光OFDM系统抗FWM效应能力的方法 |
5.1 引言 |
5.2 插入GI的全光OFDM系统 |
5.2.1 全光OFDM系统插入GI方法 |
5.2.2 插入GI后的全光OFDM系统的最佳接收 |
5.3 通过对子载波进行分组时延从而提高系统抗FWM效应的能力 |
5.3.1 对插入GI的子载波分组时延从而降低FWM效应影响的原理 |
5.3.2 仿真系统的搭建与设计 |
5.3.3 仿真结果的分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 未来相关工作展望 |
参考文献 |
附录1: 缩略词列表 |
附录2: 仿真程序的可靠性验证 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术成果 |
(8)相干光通信系统中非线性损伤补偿研究(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 相干光通信系统研究现状 |
1.2.2 非线性损伤补偿研究现状 |
1.3 论文的主要工作内容 |
1.4 论文的组织结构 |
第二章 相干光通信系统 |
2.1 相干光通信系统结构及特点 |
2.2 发送端 |
2.2.1 先进格式调制 |
2.2.2 电光调制 |
2.3 光纤信道 |
2.3.1 光纤衰减 |
2.3.2 色度色散 |
2.3.3 非线性效应 |
2.4 接收端 |
2.4.1 IQ不平衡均衡 |
2.4.2 色散补偿 |
2.4.3 自适应均衡 |
2.4.4 载波恢复 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于数字信号处理的非线性补偿方案 |
3.1 数字反向传播算法 |
3.1.1 基于傅里叶变换的数字反向传播算法 |
3.1.2 基于梯度下降算法的自适应数字反向传播算法 |
3.2 基于带动量自适应梯度下降算法的数字反向传播算法方案 |
3.2.1 算法原理 |
3.2.2 基于AGDAM-DBP的相干光纤通信系统方案 |
3.3 本章小结 |
第四章 基于数字信号预处理的非线性补偿方案 |
4.1 基于数字信号预处理技术的研究 |
4.1.1 色散预补偿算法 |
4.1.2 基于查找表的预失真算法 |
4.2 基于发送端自适应数字反向传播算法 |
4.2.1 算法原理 |
4.2.2 基于发送端自适应DBP的相干光纤通信系统方案 |
4.2.3 性能分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 基于傅里叶变换的非线性噪声补偿方案 |
5.1 基于对数步长的非线性补偿算法 |
5.1.1 算法原理 |
5.1.2 性能分析 |
5.2 基于自适应对数步长的非线性补偿方案 |
5.2.1 算法原理 |
5.2.2 性能分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(9)长距离高效光纤传能关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题的研究背景和意义 |
1.2 光纤传能技术简介 |
1.3 光纤传能技术国内外发展现状和应用趋势 |
1.4 长距离光纤传能应用的问题与挑战 |
1.5 本文的主要研究内容和结构 |
第二章 光纤传能技术的原理研究 |
2.1 电光转换 |
2.1.1 激光器电光转换的原理 |
2.1.2 半导体激光器电光转换的效率 |
2.2 光波导传输 |
2.2.1 光纤的传输原理 |
2.2.2 光纤的传输损耗 |
2.2.3 光纤的非线性损耗 |
2.2.4 光纤的弯曲损耗 |
2.3 激光的光电转换 |
2.3.1 光生伏特效应原理 |
2.3.2 光伏电池的性能参数 |
2.3.3 光伏电池的类型 |
2.4 本章小结 |
第三章 长距离光纤传能与信息共纤回传系统的设计与实现 |
3.1 长距离光纤传能系统设计思路及系统框图 |
3.2 长距离光纤传能系统模块设计与选型 |
3.2.1 光纤传输链路 |
3.2.2 激光光源 |
3.2.3 光电转换器 |
3.2.4 波分复用器 |
3.3 长距离光纤传能最小系统搭建与测试 |
3.4 本章小结 |
第四章 传感监测节点与平台的设计与实现 |
4.1 传感监测节点电源管理模块设计 |
4.1.1 电源管理电路 |
4.1.2 能量存储单元设计 |
4.2 远程传感监测节点的研制与测试 |
4.2.1 数据处理单元设计 |
4.2.2 光发射模块设计 |
4.2.3 传感监测节点程序方案设计 |
4.2.4 传感监测节点封装设计 |
4.3 光纤传能整体系统搭建与测试 |
4.4 系统软件监测平台设计 |
4.4.1 系统平台开发环境与框架 |
4.4.2 数据库设计 |
4.4.3 系统平台设计 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 论文工作总结 |
5.2 后续工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
(10)高速光纤通信系统中基于卡尔曼滤波器的线性损伤均衡的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 高速相干光纤通信系统的研究背景与发展趋势 |
1.2 光纤通信系统信号损伤均衡和概率整形的重要意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 光纤通信系统线性损伤均衡算法的研究现状 |
1.3.2 概率整形技术的研究现状 |
1.4 论文研究内容及创新点 |
1.5 论文结构安排 |
第二章 偏分复用相干光通信系统理论基础 |
2.1 偏分复用相干光通信系统 |
2.1.1 发射端 |
2.1.2 光纤信道 |
2.1.3 接收端 |
2.2 概率整形QAM调制 |
2.2.1 概率整形技术的基本原理 |
2.2.2 概率整形与高阶QAM和FEC联合技术原理 |
2.3 可实现信息速率模型 |
2.3.1 可实现信息速率 |
2.3.2 互信息 |
2.3.3 广义互信息 |
2.3.4 归一化广义互信息 |
2.4 本章小结 |
第三章 光纤通信系统损伤和均衡技术研究 |
3.1 光纤通信系统损伤 |
3.1.1 损耗和ASE噪声 |
3.1.2 色散 |
3.1.3 偏振效应 |
3.1.4 载波频率偏移和载波相位噪声 |
3.2 光纤通信系统损伤均衡算法 |
3.2.1 正交化和归一化 |
3.2.2 色散补偿 |
3.2.3 偏分解复用 |
3.2.4 载波频偏估计 |
3.2.5 载波相位恢复 |
3.3 本章小结 |
第四章 基于卡尔曼滤波器一体化的线性损伤均衡算法的研究 |
4.1 常用的线性损伤均衡算法CMA-IMP-BPS存在的问题 |
4.2 基于卡尔曼滤波器一体化的线性损伤均衡算法的设计 |
4.2.1 信号线性损伤模型和损伤补偿模型 |
4.2.2 基于卡尔曼滤波器一体化的线性损伤均衡算法的原理 |
4.3 基于卡尔曼滤波器一体化的线性损伤均衡算法性能仿真验证 |
4.3.1 仿真系统配置 |
4.3.2 算法的仿真性能比较与分析 |
4.4 基于卡尔曼滤波器一体化的线性损伤均衡算法性能实验验证 |
4.4.1 实验系统配置 |
4.4.2 算法的实验性能比较与分析 |
4.5 基于卡尔曼滤波器一体化的线性损伤均衡算法的复杂度计算与分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 基于导频辅助的频域卡尔曼滤波器的偏分解复用研究 |
5.1 帧结构设计 |
5.2 导频辅助的CMA算法 |
5.2.1 导频辅助的CMA算法的具体帧结构设计 |
5.2.2 导频辅助的CMA算法原理 |
5.2.3 导频辅助的CMA算法的仿真性能 |
5.3 导频辅助的时域卡尔曼滤波器的偏分解复用算法 |
5.3.1 导频辅助的时域卡尔曼滤波器的偏分解复用算法的具体帧结构设计 |
5.3.2 导频辅助的时域卡尔曼滤波器的偏分解复用算法原理 |
5.3.3 导频辅助的时域卡尔曼滤波器的偏分解复用算法的仿真性能 |
5.4 基于导频辅助的频域卡尔曼滤波器的偏分解复用算法设计 |
5.4.1 基于导频辅助的频域卡尔曼滤波器的偏分解复用算法的具体帧结构设计 |
5.4.2 基于导频辅助的频域卡尔曼滤波器的偏分解复用算法的原理 |
5.4.3 基于导频辅助的频域卡尔曼滤波器的偏分解复用算法仿真性能 |
5.5 本章小结 |
第六章 概率QAM调制格式的载波相位噪声均衡研究 |
6.1 PAS方案产生概率QAM信号 |
6.2 基于卡尔曼滤波器的载波相位噪声均衡算法设计 |
6.3 基于卡尔曼滤波器的载波相位噪声均衡算法性能比较与分析 |
6.3.1 仿真配置 |
6.3.2 性能分析 |
6.4 基于卡尔曼滤波器的载波相位噪声均衡算法复杂度分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 工作总结 |
7.2 未来工作展望 |
参考文献 |
缩略词对照表 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
四、光纤通信技术的发展与展望(论文参考文献)
- [1]空间光-光纤耦合自动对准及控制算法实验研究[D]. 尹奔康. 西安理工大学, 2021
- [2]光纤通信系统中极化码的编解码优化[D]. 邓博优. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]光载射频信号处理若干技术及应用研究[D]. 陈光. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]模分复用系统中轨道角动量模式传输理论分析与应用研究[D]. 杨婧翾. 北京邮电大学, 2021
- [5]轨道角动量模式复用光通信系统中干扰抑制方法研究[D]. 周思彤. 北京邮电大学, 2021(01)
- [6]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)
- [7]全光OFDM系统中的光学传输损伤及其抑制[D]. 于超. 北京邮电大学, 2021(01)
- [8]相干光通信系统中非线性损伤补偿研究[D]. 陈茜. 北京邮电大学, 2021(01)
- [9]长距离高效光纤传能关键技术研究[D]. 吴昱丹. 北京邮电大学, 2021(01)
- [10]高速光纤通信系统中基于卡尔曼滤波器的线性损伤均衡的研究[D]. 张楠楠. 北京邮电大学, 2021(01)