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随着互联网技术的快速发展,大数据、人工智能、在线直播等技术与行业应运而生,造成了网络流量的迅猛增长,对通信系统容量提出了更高的需求。如何提高系统传输容量和频谱利用效率成为了光通信技术的研究热点。由于综合了光时分复用(Optical Time Division Multiplexing,OTDM)的高速长距离传输和正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)的高频谱利用效率的优点,QPSK×OTDM光通信系统受到了人们的青睐,但随着传输容量的提升,高速相干光通信系统对相位噪声更加敏感。本论文围绕着QPSK×OTDM光通信系统中相位噪声的来源、影响和抑制方法展开研究,主要完成了以下工作:基于相位噪声的维纳模型,分析了在QPSK×OTDM系统中本振激光器线宽对系统相位噪声大小的影响,仿真研究了在系统传输速率为160Gbit/s下,不同激光器线宽下系统可传输的最远距离。研究了链路传输损伤中引起非线性相位噪声的Kerr效应的影响因素,并就入纤功率和传输距离两方面仿真分析了非线性噪声对QPSK×OTDM系统性能的影响。仿真结果表明,系统传输速率为160Gbit/s时,在不同的传输距离下,由于信号受到放大器自发福射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)噪声等有源器件的影响和自相位调制等产生的非线性相位噪声影响,最佳入纤功率均为-3dBm。针对减少发射端激光器和本振激光器相位抖动的传统光锁相环技术,对不同锁相环结构和原理进行了详细探究。以科斯塔斯锁相环为例分析了在带有锁相环结构的系统中相位噪声的影响,比较了不同锁相环结构的性能差异。鉴于锁相环在高速光通信系统中不能跟踪快速变化的相位的缺陷,研究了DSP中针对相位噪声的载波相位估计算法,并对M次幂载波相位估计算法和辅助判决式最大似然估计(Decision-aided Maximum Likelihood,DAML)算法的误码率性能进行仿真比较,结果表明DAML算法在抑制相位噪声方面性能更优。最后比较了 QPSK×OTDM光通信系统支路速率分别为10Gbit/s、40Gbit/s、80Gbit/s情况下误码率随传输距离的变化,结合星座图分析了系统最远传输距离随传输速率的提高减小的原因。