基于自適應ICA的相干光OFDM系統(tǒng)的信道均衡研究.pdf

1、相干光正交頻分復用(CO-OFDM)系統(tǒng)以其與數(shù)字信號處理的良好結合，對光纖傳輸中的色散損傷具有良好的容忍度和高頻譜利用率等優(yōu)點,已成為長距離高速光通信系統(tǒng)領域備受關注的技術之一。其中信道均衡一直是CO-OFDM系統(tǒng)數(shù)字補償技術中的關鍵步驟之一，而基于獨立成分分析法(ICA)的盲信道均衡方法以其對頻譜利用率高和較少的訓練符號而成為近來研究熱點之一。
　　基于獨立成分分析法(ICA)能夠?qū)崿F(xiàn)相干光 OFDM系統(tǒng)的盲信道均衡和偏振效應

2、的補償，與基于導頻的信道均衡方法相比，能極大提高系統(tǒng)的頻譜利用率。然而這種固定步長的ICA算法對每個子載波用迭代算法來計算信道頻響分離矩陣,需要經(jīng)過幾十次迭代才能收斂。為有效降低該算法的計算復雜度，本文提出一種基于自適應步長 ICA的盲信道均衡算法，采用自適應分離步長提高迭代算法的收斂速度。基于100Gb/s16-QAM PDM-CO-OFDM系統(tǒng)和50Gb/s16QAM CO-OFDM系統(tǒng),仿真實驗表明該自適應算法的系統(tǒng)誤碼率性能優(yōu)于

3、固定步長 ICA算法的結果，且收斂速度提高約5倍。從而證明該算法可以對PDM-CO-OFDM系統(tǒng)接收端進行高效信道均衡和有效補償偏振效應對高速光CO-OFDM系統(tǒng)性能的劣化。
　　課題研究完成的工作如下：
　　1.本文首先介紹了OFDM和CO-OFDM的技術背景和研究現(xiàn)狀。
　　2.分析光纖信道的基本模型，研究相干光正交頻分復用(CO-OFDM)傳輸系統(tǒng)和偏振復用相干光正交頻分復用（PDM-CO-OFDM）傳輸系統(tǒng)的基

4、本原理，并建立完整的Matlab和 Optisystem仿真平臺，用于下文中算法的研究和驗證。
　　3.對相干通信系統(tǒng)中色散補償和相位噪聲補償算法做了簡單的介紹，主要介紹了一種光纖色散有限脈沖響應(FD-FIR)濾波器和一種無迭代的盲相位均衡算法，并將這兩種算法作為輔助算法運用到下文中仿真系統(tǒng)中。
　　4.基于獨立成分分析法(ICA)能夠?qū)崿F(xiàn)偏振復用相干光正交頻分復用(PDM-CO-OFDM)系統(tǒng)的盲信道均衡，與基于導頻的信

5、道均衡方法相比，能極大提高系統(tǒng)的頻譜利用率。然而這種固定步長的ICA算法對每個子載波用迭代算法來計算信道頻響分離矩陣,需要經(jīng)過幾十次迭代才能收斂。為有效降低該算法的計算復雜度，給出一種基于自適應步長 ICA的盲信道均衡算法，采用自適應分離步長提高迭代算法的收斂速度?；?00Gb/s16-QAM PDM-CO-OFDM系統(tǒng)，仿真實驗表明該自適應算法的系統(tǒng)誤碼率性能優(yōu)于固定步長 ICA算法的結果，且收斂速度提高5倍以上，能夠用于未來高速

6、PDM-CO-OFDM系統(tǒng)接收端進行高效信道均衡。
　　5.給出一種基于自適應步長獨立成分分析法的信道均衡算法，用于相干光正交頻分復用(CO-OFDM)系統(tǒng)偏振效應的補償?；?0Gb/s16QAM CO-OFDM系統(tǒng)，偏振效應嚴重影響其系統(tǒng)傳輸性能。接收端在完成系統(tǒng)公共相位噪聲(CPE)補償之后，首次用該自適應步長 ICA算法對系統(tǒng)偏振效應進行盲均衡，該算法根據(jù)每次迭代中信道頻響分離矩陣的變化量自適應調(diào)整迭代步長,然后進行盲IC