下一代無源光網路相位噪聲機理及抑制方法研究

《下一代無源光網路相位噪聲機理及抑制方法研究》是依託北京大學，由楊川川擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：下一代無源光網路相位噪聲機理及抑制方法研究
• 項目負責人：楊川川
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

在研項目主要進展為：創新性地提出了更加高效的抑制相干光正交頻分復用系統雷射器相位噪聲的方法，性能已經大大超越了已有的導頻或數據輔助、最大似然的相位噪聲抑制方法，並進而建立了相干光塊傳輸系統普適的雷射器相位噪聲建模、分析及抑制理論框架，甚至當使用的雷射器線寬達2MHz，提出的方法仍能高效抑制雷射器相位噪聲。以上工作發表在IEEE Photonics Technology Letters, Optics Express等國際著名學術期刊和會議上，獲得同領域如IEEE Fellow D. V. Plant領導的研究組等多個知名研究機構的積極評價。下一步，信道非線性和雷射器所致的相位噪聲已經成為惡化無源光網路（PON）系統性能的主要效應，缺乏建模理論和抑制方法成為了下一代PON發展中急待解決的關鍵問題，本項目將研究下一代PON中信道非線性效應及雷射器聯合導致相位噪聲的機理及其抑制方法。

結題摘要

本項目圍繞如何使廉價的大線寬雷射器能夠套用在相干光正交頻分復用PON系統，以及如何同時提高PON系統中的頻譜效率展開了一系列研究工作。提出了新型的正交頻分復用（OFDM）信號幀結構設計、數位訊號處理方法，使其可以有效的抑制雷射器相位噪聲。同時，我們也研究了信道中非線性效應導致的相位噪聲的機理，並提出了新的信號處理方法對該效應進行抑制。我們提出了幾乎盲的偽導頻輔助的相位噪聲抑制方法，在有效抑制雷射器相位噪聲產生的公共相位誤差和子載波間干擾的同時，還能提高相干光正交頻分復用系統的頻譜效率。將基於正交基展開的相位噪聲抑制方法推廣到了偏振復用（PDM）的相干光正交頻分復用系統，為同時抑制PDM系統相位噪聲導致的公共相位誤差和子載波間干擾提出了高效的新方法。我們將正交基展開相位噪聲抑制算法引入到了相干OFDM-PON中，來研究分布反饋（DFB）雷射器和低功耗的垂直腔面發射雷射器（VCSEL）在相干OFDM-PON中套用的可能性。我們證明了正交基展開相位噪聲抑制算法在OFDM-PON中的有效性以及DFB雷射器和VCSEL雷射器在相干OFDM-PON中的可實用性。這一結論使相干OFDM-PON成為了更具競爭力的下一代PON2（NG-PON2）解決方案。我們將盲相位噪聲抑制算法用於時分復用OFDM-PON（TDM-OFDM-PON）系統，有效降低相干TDM-OFDM-PON系統低成本，提高頻譜效率。為了解決奈奎斯特（Nyquist）WDM-PON使用低成本大線寬雷射器時的相位噪聲問題，我們設計了基於滑動窗的相位噪聲抑制算法，可以更有效地抑制相位噪聲並提高了系統性能，低成本Nyquist-WDM-PON的實現成為了可能。 進一步的，我們著眼於產業界關心的能耗問題，提出了適用於樹狀和環狀結構PON網路的新型能耗統計方法，就中國鋪設的兩個FTTH場地實驗：10G-EPON和TWDM-PON，進行能耗對比與能效評估。提出的能耗評估方法普適性極強，為網路能耗評估帶來極大的便捷。我們對以TDM-PON作為前傳網路的雲無線接入網（C-RAN）架構進行了能耗建模與節能最佳化，得出了整體C-RAN架構的能耗狀態。此種新型能耗評估方法普適性很強，該工作對未來商業網路的鋪設具有極大的指導意義。 本項目發表了學術論文22篇，其中SCI論文13篇，EI論文9篇，授權國家發明專利3項。