光相干检测通信系统MSK信号盲均衡算法研究

摘要

最近以来最小频移键控(MSK)在光通信领域越来越受到人们的重视，这是由于MSK调制信号具有恒包络特性，同时在每个传输数据上相位的连续性以及良好的功率谱特性。与此同时，为了获得更好的频谱效率以及噪声的电域补偿，MSK调制在相干光系统中也开始受到广泛的研究。但是在MSK相干光通信系统中由于受到色度色散(CD)、偏振模色散(PMD)和放大自发辐射(ASE)等各种噪声的影响，在接收端MSK信号会产生信号幅度失真以及相位偏转。而盲均衡技术可以消除这些传输损伤并且不需要任何训练序列，同时还能提高带宽利用率并且降低在发送机和接收机之间的协同性。所以，在MSK相干光通信系统的接收端运用成熟并且成本较低的自适应盲均衡技术对于提高系统的传输性能是非常有价值的。本文的研究重点是对相干光MSK系统中的自适应盲均衡技术进行仿真和研究，论文中的主要研究成果如下:
　　首先，从无线通信领域中MSK信号调制技术的基本原理入手，简要介绍了关于MSK调制信号的关键技术以及优点和不足之处。然后对相干光MSK系统中经常使用的自适应盲均衡算法进行了详细的介绍，并且给出了这些盲均衡算法的性能衡量指标。
　　然后，在本文中建立了基于标准单模光纤(SSMF)的相干光MSK通信仿真系统，系统包括了10Gb/s的光MSK信号发送端与相干光检测的接收端。在仿真系统中通过MATLAB软件进行离线处理来产生基带MSK电信号，然后将基带MSK电信号通过正交调制器调制到光载波上并用单模光纤进行传输。在系统中加入了相位噪声、色散和由EDFA引入的放大自发辐射噪声来建立噪声模型。最后，在接收端用数字信号处理来对各种噪声进行电域补偿。
　　最后，从理论上研究了在相干光通信系统中各类传输损伤造成的影响以及盲均衡技术对MSK信号的作用。在用传统的常数模算法(CMA)对MSK信号进行均衡之后，均衡器的输出信号并不会和发送的MSK信号保持一致，即与发送信号相比只存在延迟或者相位旋转。在建立的相干光MSK通信系统中，采用了一种改进的基于常模准则的盲均衡来消除残余误差。这种新的均衡方法同时考虑到了MSK信号的恒模特性以及相位的连续性，因此它与传统CMA算法相比有更好的效果。最后的仿真结果也验证了在10Gb/s的MSK系统中，新的均衡方法能成功将MSK信号从各类传输损伤中恢复出来。

目录

声明

摘要

附图索引

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 研究背景

1．2．1 相干光通信系统研究的意义

1．2．2 MSK信号在相干光通信系统中的应用

1．2．3 相干光系统中的盲均衡技术

1．3 国内外研究的现状

1．4 论文结构及主要内容

第二章 MSK信号的理论研究

2．1 MSK调制方式概述

2．2 MSK信号的研究

2．2．1 MSK信号的基本原理

2．2．2 MSK信号的功率谱

2．2．3 MSK信号的特点

2．3 本章小结

第三章 相干光MSK系统盲均衡概述

3．1 自适应均衡及其分类

3．2 盲均衡算法

3．2．1 Bussgang盲均衡算法的基本原理

3．2．2 Bussgang性质的盲均衡算法

3．2．3 常数模均衡算法

3．3 盲均衡算法性能的衡量指标

3．4 本章小结

第四章 相干光MSK系统的研究与仿真

4．1 相干光MSK系统概述

4．2 相干光MSK系统发射机原理

4．3 相干光MSK系统接收机原理

4．4 数字信号处理模块

4．4．1 自适应盲均衡

4．4．2 载波恢复

4．5 相干光MSK系统仿真

4．6 本章小结

第五章 光MSK信号的盲均衡研究

5．1 相干光MSK基带系统

5．2 光MSK信号的盲均衡

5．2．1 MSK信号的线性表示

5．2．2 光MSK信号的盲均衡系统模型

5．2．3 光MSK信号的盲均衡收敛行为

5．3 仿真及结果分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A (攻读硕士期间发表的学术论文目录)

附录B 攻读硕士期间参与的科研项目