模分复用系统的模式相关损耗补偿研究

论文摘要

随着信息化时代到来,以互联网、云计算、IPTV、大型数据中心等带宽消耗型业务不断涌现,全球数据流量激增。单模光纤作为骨干网的传输媒质通信容量已接近香农极限,基于少模光纤的模分复用系统应运而生。少模光纤中将各个模式作为相互正交的独立信道进行数据传输可以成倍的提高系统容量。少模光纤中存在一些固有损伤如:模式耦合、差分模群时延与模式相关损耗等。模式相关损耗的存在会严重恶化系统性能,因此,需要在接收端进行均衡处理以恢复源信号。在本文中,对少模光纤传输链路进行建模并对各种损伤进行研究后搭建了基于少模光纤的6*6模分复用仿真系统,并通过两种方式对模式相关损耗造成的损伤进行DSP补偿。本文的创新点主要集中在以下两个方面。1、提出了采用串行干扰消除（Successive Interference Cancellation,SIC）的方式对模式相关损耗进行损伤补偿。模式相关损耗会导致在接收端各个模式接收功率差异过大,无法进行有效的信号恢复。将模式相关损耗理解为功率串扰,通过串行干扰消除的方法,首先将接收功率最大的信号进行恢复,消除其对其余信号的干扰。依次消除功率较大功率信号带来的干扰,直至所有信号检测完毕。在光纤传输距离为1200 km、DMGD为9 ps/km、耦合强度为-5 dB时,SIC-MMSE算法相较于MMSE算法有3 dB的光信噪比的改善。2、提出采用格基规约的方式对模式相关损耗进行损伤补偿。由于差分模式群时延的存在,传输矩阵维度过大,格基规约算法失效。因此通过OFDM的调制方式降低传输矩阵维度,将大矩阵变换为一系列小矩阵再进行格基处理。模式相关损耗会导致传输矩阵正交性恶化,此时传输矩阵变为病态矩阵,解出的接收信号扰动极大。因此,采用格基规约这一数学方法,通过寻找与传输矩阵具有相同格空间,具有更好正交性的矩阵来代替原有的传输矩阵进行信号的检测。在强耦合条件下,传输1200 km,格基后的信道矩阵平均条件数值会下降6 dB左右,OSNR代价值下降了约3.1 dB。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 论文结构安排
• 第2章 基于少模光纤的模分复用系统
•   2.1 少模光纤和模式
•     2.1.1 少模光纤
•     2.1.2 少模光纤模式特性
•     2.1.3 模式正交性
•   2.2 少模光纤模分复用系统基本结构
•   2.3 少模光纤模分复用系统中的损伤
•     2.3.1 模式耦合
•     2.3.2 差分模群时延
•     2.3.3 模式相关损耗
•   2.4 少模光纤模分复用系统传输链路建模
•   2.5 本章小结
• 第3章 基于SIC的模分复用解复用技术研究
•   3.1 传统线性均衡算法
•     3.1.1 迫零算法
•     3.1.2 最小均方误差算法
•     3.1.3 最大似然检测算法
•     3.1.4 ZF、MMSE与 ML算法计算复杂度分析
•   3.2 SIC均衡算法的基本原理
•     3.2.1 SIC均衡算法
•     3.2.2 OSIC均衡算法
•   3.3 MDM系统的SIC-MMSE均衡算法
•   3.4 SIC-MMSE均衡算法解复用性能分析
•     3.4.1 SIC-MMSE均衡算法性能研究
•     3.4.2 SIC-MMSE均衡算法计算复杂度分析
•   3.5 本章小结
• 第4章 基于格基规约的模分复用系统信号均衡技术
•   4.1 OFDM技术的基本原理
•   4.2 基于OFDM的模分复用系统传输模型
•   4.3 格基规约算法的基本原理
•     4.3.1 格理论基础
•     4.3.2 格基规约原理
•   4.4 CLLL算法的基本原理
•   4.5 基于格基规约的MDM系统信号均衡技术性能分析
•     4.5.1 CLLL-ZF/MMSE算法解复用性能分析
•     4.5.2 CLLL-ZF/MMSE算法计算复杂度分析
•   4.6 本章小结
• 第5章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张天

导师: 李莉

关键词: 光纤通信,少模光纤,模分复用技术,模式相关损耗,差分模群时延,解复用技术

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,电信技术

单位: 吉林大学

分类号: TN929.11;TN253

总页数: 74

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