OFDM系统中双相位共轭孪生波非线性抑制算法的仿真研究.pdf

摘要

随着5G网络、云服务和视频图像等技术的不断成熟，尤其是视频传输数据业务量的迅

速增长，网络运营商和互联网公司需要持续不断升级他们的网络来满足日益增长的流量需求。

相干光通信系统和密集波分复用技术可以实现大容量长距离的信息传输，但光纤非线性效应

导致系统容量提升困难。众多非线性效应抑制方案中，相位共轭孪生波（PCTW）是相对较为

成熟的方案，其具有结构简单，实现难度较低等特点。dual-PCTW作为PCTW的拓展技术，

保留其非线性抑制能力的同时，解决了一般PCTW技术频谱效率较低的弊端。正交频分复用

（OFDM）能大幅提高频谱效率，进而提升系统容量，同时具有较好的抗色散能力。本论文的

主要创新点如下：

（1）目前的dual-PCTW技术仅实现于常规WDM系统中，且需要结合正交脉冲整形（QPS）

技术消除残余失真。本文将dual-PCTW技术从常规WDM系统拓展至OFDM-WDM系统中

的偏振域、时域和子载波域。考虑到单个OFDM周期内对每个子载波在时域上直接进行幅度

调制会对子载波的频谱产生较大影响，从而对OFDM子载波正交性产生严重破坏，本文提出

正交分组子载波幅度整形(QGSAS)方案，该方案可以代替QPS在OFDM系统中消除dual-

PCTW技术的残留失真，同时增强信号的可靠性。在以上研究的基础上，提出QGSASdual-

PCTW与OFDM两种技术相结合的非线性效应抑制方案，进一步提高系统传输能力。

（2）通过使用Optisystem和Matlab联合仿真，搭建32信道的QGSASdual-PCTWOFDM

系统，研究QGSASdual-PCTWOFDM系统在两种高阶调制格式（16QAM、64QAM），两种

传输链路（传统色散链路、新型色散链路），两种QGSAS方案（正弦幅度整形、矩形幅度整

形），三种dual-PCTW方案（偏振域、时域和子载波域）排列组合下的非线性效应抑制能力。

仿真结果表明：16QAM信号在新型色散链路中传播时，矩形幅度整形QGSAS配合时域下的

dual-PCTW方案能使系统达到最佳性能。

（3）本文对OFDM系统中的部分载波填充（PCF）方案进行初步研究，并以PCF理论

为基础，将PCF与PCTW两种技术相结合，观察PCF-PCTW系统的非线性效应抑制能力。

仿真结果表明，PCF方案可以在一定程度上降低系统误码率，将合适的PCF方案与PCTW技

术结合后，发现系统的非线性抑制能力得到显著提升，进一步证明了PCTW技术的优越性。

关键词：相干光通信，非线性效应，正交频分复用，概率整形，相位共轭孪生波

Abstract

Withthecontinuesmaturityof5Gnetworks,cloudservices,videoandothertechnologies,

networkoperatorsandInternetcompanieshavetocontinuouslyupgradetheirsystemstoresolvethe

increasingtrafficdemandespeciallyoftherapidgrowthofvideotransmissiondatabusiness.Coherent

opticalcommunicationsystemanddensewavelengthdivisionmultiplexingtechnologycanrealize

informationtransmissionoflargecapacityandlongdistance,butitisdifficulttoimprovethesystem

capacitybecauseofthenonlineareffectofopticalfiber.Amongmanynonlinearsuppressionschemes,

PCTWisarelativelymaturescheme,whichhasthechar