相干光突发接收机及其在WDM光网络中的应用

摘要

如今互联网络中各种新型数据业务的飞速发展和大量增长，人们对网络带宽和传输质量的需求也迅速增长，目前国内外关于100 G相干光传输系统已有大量的理论研究，并且研究成果也较为成熟。并且，光突发交换网络相对于光路交换极大提高了资源分配率和资源利用率，又克服了光分组交换在光开关和光缓存技术的缺陷，因此是目前最适合的光交换网络。112 Gbps PDM-QPSK相干光突发传输网络是目前最有潜力的光传输网络。但是在光突发接收机的具体实现中，高速相干光信号的实时DSP处理仍然面临着硬件处理速率的“瓶颈”问题。并且，当光突发接收机应用于 WDM网络中，多信道系统产生的信道串扰以及光突发包传输时产生的功率抖动问题也将影响系统的性能。
　　本文将对112 Gbps PDM-QPSK相干光突发接收机的以上两个问题进行解决研究：
　　首先针对高速相干光信号接收端的实时DSP处理仍然面临着硬件处理速率的“瓶颈”问题，本文设计了112 Gbps PDM-QPSK光突发接收机的并行处理方案，并且考虑了并行设计时流水线结构中由于反馈造成的计算延迟，分为三个部分：均衡器的并行方案设计，频偏估计模块的并行方案设计和联合信道均衡与频偏估计的并行方案设计，并进行了仿真研究，通过仿真对比分析了传输距离和频偏大小对光突发接收机的收敛速度和系统性能的影响。
　　其次针对光突发接收机应用到 WDM网络中，将受到信道串扰、色散、噪声和频偏等因素的影响，设计了均衡器组与频偏估计算法相联合的结构。均衡器组的输入是相邻三个信道的信号，通过LMS算法来去除本信道信号受到的信道串扰和色散等损伤，并且通过使用频偏估计结果来进行均衡器组的误差信号的计算以及用来补偿均衡器输出的信号再进行判决，以提高判决的准确性。最后，通过仿真模拟了光突发包在多信道系统中传输时的功率抖动现象，并分析了其对光突发接收机的收敛情况和系统性能的影响。

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第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 面向数据业务的光网络

1.3 本论文的结构安排

第二章 112 Gbps PDM-QPSK相干光突发接收机

2.1 112 Gbps PDM-QPSK相干光传输系统模型

2.2 DSP模块关键算法介绍

2.3 用于高速实时信号处理的并行DSP算法

2.4 本章小结

第三章 112 Gbps PDM-QPSK相干光突发接收机的并行方案及仿真

3.1系统仿真模型

3.2 均衡器的并行处理方案

3.3 频偏估计算法的并行处理方案

3.4 接收机的并行DSP处理方案

3.5 本章小结

第四章 112Gbps PDM-QPSK相干光突发接收机在WDM网络中的应用

4.1 WDM系统的光突发接收机的设计

4.2 WDM光网络中的光突发接收机的仿真

4.3 WDM光网络中光突发包功率抖动的分析

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