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随着高清电视、云计算等高速率、高质量数据业务的应用和普及,短距离光通信系统对带宽的需求显著增加。因此,先进的调制格式、数字信号处理技术(Digital Signal Processing,DSP)、偏振复用技术(Polarization Division Multiplexing,PDM)、强度调制(Intensity Modulation,IM)、直接检测(Direct Detection,DD)的结合成为提高短距离光通信系统传输速率的热门方案之一。该方案可以将短距离光通信系统的传输速率增加一倍,且成本较低。偏振复用技术利用单模光纤中两个相互正交且独立的偏振态传输两路信号,这两路信号在传输过程中会受到偏振模色散(Polarization Mode Dispersion,PMD)和偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss,PDL)的影响,从而导致信号间发生相互耦合和串扰,严重影响系统的传输质量。因此本文围绕如何在保持低成本、低复杂度的前提下,应用先进的调制格式、DSP技术及偏振复用技术,使传输容量增加一倍,提高系统传输性能方面做了如下研究工作:(1)本文首先介绍了离散多音调制(Discrete Multi-tone,DMT)技术的基本原理,并将一种基于m序列的互相关符号同步算法应用于DMT IIM/DD短距离光通信系统中,该算法能够在仅采用一个训练序列的情况下实现DMT符号起始位置的精确定位。本文从循环前缀长度、光信噪比(Optical Signal Noise Ratio,OSNR)方面对采用的同步算法和传统同步算法进行仿真对比。仿真结果表明,基于m序列的符号同步算法与其他经典的符号同步算法相比,同步精度更高,在误码率为3.8×10.3 时约有 0.5 dB 的 OSNR 改善。(2)其次,为了对DMTIM/DD光通信系统进行信道估计,本文采用了一种期望最大化(Expectation Maximization,EM)算法,并从 OSNR、接收光功率(Received Optical Power,ROP)、星座图方面对EM算法、最小均方算法和基于导频的信道估计算法进行仿真比较。仿真结果表明,EM算法的性能与传统的基于相同数量训练序列的信道估计算法性能相比,在误码率为3.8x10-3时约有2 dB OSNR改善。(3)最后,本文重点介绍了 PDM技术,基于Optisystem 13.0和MATLAB平台搭建了 200 Gbit/s DMT-PDM IM/DD短距离光通信系统,并仿真验证了基于斯托克斯空间的解复用方案的可行性,同时分析了偏振模色散、色散对解复用效果的影响。仿真结果表明,传输10 km的200 Gbit/s双偏振系统与传输10 km的200 Gbit/s单偏振系统的性能相比,在误码率为3.8×10-3时,有4dB OSNR改善。