带宽受限相干QPSK接收机性能的研究.pdf

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4、Prof.JianChenMay2015摘要随着通信业务量例如视频共享以及云计算的急速增长，对现有骨干网的传输性能提出了更高的要求，因此关于相干光通信系统性能的研究越来越重要。就接收机电子器件的带宽限制而言，在直接检测系统中已经有了非常成熟的研究，但在相干系统中却鲜有人涉及。事实上对于相干系统来说，接收机电子器件的带宽限制也会对系统性能产生两方面的影响：一方面滤除带外加性噪声，增加信噪比；另一方面减少信号功率，并使信号产生ISI。因此为了得到更好的系统性能，本文主要研究了相干QPSK接收机中电子器件的

5、带宽限制如何影响接收机的性能，以及确定一个合理的带宽取值。本文首先简单介绍了相干光通信系统的基本理论，包括相干光通信的发展历程、系统基本结构以及相干光通信的优点。然后详细分析了带宽受限的直接检测接收机中带宽限制对于系统性能的影响，理论计算得到直接检测系统中电带宽与系统误码率之间的函数关系，并通过仿真进行了验证。其次，给出了传统不考虑带宽限制的相干QPSK接收机的传输信号模型，并基于相位噪声的特性介绍了两种相位估计算法—M次幂算法和DAML算法，推导了不考虑带宽限制时两种相位估计算法的误码率，对其进行了

6、仿真。仿真结果表明不考虑带宽限制时，加性噪声严重影响了系统的误码率性能，考虑带宽限制非常必要。最后，深入研究了带宽受限相干QPSK接收机的系统性能。通过建立QPSK信号以及带宽受限的相干接收机模型，对考虑ISI的传输信号进行了系统地讨论，得知当仅考虑前一个符号的ISI作用时，原本的QPSK信号星座点移位变成了类似16QAM的星座图分布。基于考虑ISI的QPSK信号，对M次幂和DAML相位估计算法的相位参考值进行了重新估计，并据此得到两种算法相应的误码率。通过蒙特卡罗仿真可以看出，带宽限制所带来ISI的

7、引入，对于M次幂算法的性能并没有太大的影响，而在OSNR>10dB时DAML算法的性能却遭到了破坏。而且可以证明针对不同的相位估计算法以及光信噪比取值，存在一个合理的带宽取值范围，即0.7Rs~0.9Rs。关键词:相干接收机，QPSK，ISI，M次幂，最大似然辅助判决，误码率IAbstractWiththesharpincreasingincommunicationbusiness,suchasvideosharingandcloudcomputing,higherrequirementsareput

8、forwardtotheperformanceofbackbonenetwork.Therefore,Studiesontheperformanceofcoherentopticalcommunicationsystembecomemoreandmoreimportant.However,thereareonlyafewresearchesonthebandwidthlimitationofelectronicdevicesincoherentoptic