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在宽带业务快速发展的推动下,光短距离互联系统的带宽需求比骨干网流量增长的更快。尽管结合先进的调制方式和数字信号处理技术,相干检测在骨干传输系统中得到了广泛的应用。然而,短距互联系统对成本和功耗问题十分敏感,强度调制和直接检测(IM/DD)系统更适合短距互联。但是,低成本的IM/DD系统在传输中容易受到如直调激光器啁啾,光纤色散(CD)、光电器件带宽受限和光纤非线性的影响。基于上述问题,非线性补偿问题必将成为光学短距离系统研究的热点。在深入了解自适应均衡的关键技术的基础上,我们在实验中利用沃尔泰拉(Volterra)滤波器补偿在正交频分复用(OFDM)和脉冲幅度调制(PAM)系统中的非线性失真。本文的主要研究内容如下:(1)本文阐述了基于最小均方(LMS)和递归最小二乘(RLS)的Volterra自适应算法原理,并通过实验数据对两种自适应算法进行对比分析。然后介绍了正OFDM和PAM-4两种高阶调制格式和各自的一些优缺点。(2)通过实验中平台搭建了IM/DD OFDM实验系统,首先使用Volterra均衡器补偿非线性并分析对信噪比和误码率的影响,然后在此基础上结合Bitloding算法和Volterra算法提升系统的传输容量。实验系统中,最后实现了36 Gbps的OFDM信号传输50 km光纤的实验,系统传输容量提升了22%。(3)通过实验中平台搭建了IM/DD PAM-4实验系统,首先对PAM-4系统中传统的前馈均衡器(FFE)和Volterra算法进行对比,并根据PAM-4系统的特点对算法作出改进。讨论了Volterra滤波器不同阶记忆长度对系统性能的影响,确定了主要干扰来自线性项和二次项。针对PAM-4系统中Volterra均衡器复杂度较高的问题引入了一种截断算法,在保证系统传输性能的基础上极大的降低了算法的复杂度。