I denne afhandling studeres algorithmer til processering af digitale signaler (digital signal processing - DSP), med det formal at kompensere for fysiske begrænsninger i koherente optiske fiberkommunikationssystemer. De fysiske begrænsninger som adresseres i denne afhandling angår den kromatiske dispersion i fiberen, polarisations demultipleksning, o-set i lyskildernes frekvens og fase, samt fasestj. De undersøgte DSP algorithmer regnes som kerneelementer i koherente digitale modtagere til brug i fremtidige optiske kommunikationssystemer, såsom 112-Gb/s "dual polarization (DP) quadrature phase-shift keying (QPSK)" optiske transmissionssystemer. De vigtigste resultater fra denne PhD afhandling kan opdeles i tre omrader. Først præsenteres en eksperimental demonstration af forbedret tolerance over for fasestj med DSP algorithmer som reducerer støjen vha. en "pilot-tone". Dette er så vidt vides den første eksperimentelle demonstration af høj fasestøjstolerance i 40-Gb/s koherente DP-QPSK systemer baseret pa "vertical cavity surface emitting lasers" (VCSELs). Dernæst præsenteres et pionerforsøg hvori der demonstreres høj tolerance over for spektral begrænsning ("spectral narrowing") i 112-Gb/s DP-QPSK koherente optiske kommunikationssystemer, hvilket har stor betydning for den spektrale effektivitet. Resultaterne fra dette forsøg viser at o-line DSP algorithmer kan reducere den bit error rate (BER) penalty som opstår pga. den spektrale begrænsning. For det tredje undersøges bi-direktionel transmission af "carrier-less amplitude- og fase-modulerede" (CAP) signaler. I denne afhandling fokuseres der på den eksperimentelle implementering af DSP baseret kanal estimering i bi-direktionelle optiske transmissionssystemer med CAP signaler.Denne afhandling indeholder også et forslag til rekonfigurerbare, "ultradense wavelength division multiplexed" (U-DWDM) optiske koherente systemer baseret på 10-Gbaud QPSK. Vi demonstrerer et U-DWDM 1.2-Tb/s QPSK koherent system med en spektral effektivitet pa 4.0 bit/s/Hz. I dette eksperiment anvendes såkaldte "digital decision feed back equalizer" (DFE) og "finite impulse response (FIR) equalizer" algorithmer til at reducere interferensen mellem kanalerne. Denne afhandling undersøger også en såkaldt "parallel block-divided overlapped chromatic dispersion DSP compensation" algoritme. Denne algoritme har den væsentlige fordel at den stiller mindre krav til hardwaren i forhold til konventionelle, serielle kromatiske dispersionskompenserings algoritmer.Det konkluderes at de DSP algoritmer som præsenteres i denne afhandling påviseligt kan forbedre koherente digitale modtagere i den næste generation af optiske transmissionssystemer.
展开▼
机译：本文旨在研究数字信号处理算法，以补偿相干光纤通信系统中的物理局限性。本文所涉及的物理约束条件涉及光纤中的色散，偏振解复用，光源的频率和相位的o设置以及相位噪声。所考虑的DSP算法是未来光通信系统中使用的相干数字接收机的核心元素，例如112 Gb / s的“双偏振（DP）正交相移键控（QPSK）”光传输系统。博士论文的主要研究成果可以分为三个方面。首先，利用DSP算法提出了改进的相位噪声容忍度的实验演示，该算法使用“导频音”降低了噪声。这是迄今为止基于垂直腔表面发射激光器（VCSEL）的40 Gb / s相干DP-QPSK系统中高相位噪声容忍度的首次实验演示。接下来，提出了一项开创性试验，该试验证明了112 Gb / s DP-QPSK相干光通信系统中的高光谱窄化容限，这对频谱效率至关重要。实验结果表明，由于频谱约束，在线DSP算法可以减少误码率（BER）损失。第三，研究了“无载波幅度和相位调制”（CAP）信号的双向传输。本文着重在基于CAP信号的双向光传输系统中基于DSP的信道估计的实验实现，并提出了一种基于10的可重构“超波分复用”（U-DWDM）光相干系统的建议。 -Gbaud QPSK。我们演示了一个U-DWDM 1.2-Tb / s QPSK相干系统，其频谱效率为4.0 bit / s / Hz。在该实验中，使用所谓的“数字决策反馈均衡器”（DFE）和“有限冲激响应（FIR）均衡器”算法来减少通道之间的干扰。本文还研究了一种所谓的“并行块划分重叠色散DSP补偿”算法。该算法具有显着的优点，即对常规的串行色散补偿算法的硬件要求较低，因此可以得出结论：本文提出的DSP算法可以明显改善下一代光传输系统中的相干数字接收机。
展开▼
