基于Chu训练序列的M-ary QAM相干光通信系统中频率偏移与色散联合估计方法

本文主要探讨了一种基于Chu训练序列的联合频率偏移（frequency offset）和色散（chromatic dispersion）估计方法，应用于高速M-ary Quadrature Amplitude Modulation (M-QAM)相干光通信系统。这项数据辅助的算法在112 Gb/s极化复用（polarization-multiplexed, PM）的正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying, QPSK）和224 Gb/s PM-16-QAM调制技术中得到了展现，同时研究了不同脉冲形状滤波器的影响。 首先，Chu训练序列以其特有的数学性质，如自相关函数的峰值位置与信号周期一致，被广泛用于光学通信系统的参数估计中，尤其是在频率和色散的联合校准上。频率偏移的精确测量对于保持信号的正交性至关重要，而色散，特别是色度色散，对光信号的时延和带宽扩展有显著影响，因此两者都需要精细的补偿。 在112 Gb/s的QPSK系统中，该方法展示了良好的精度，表明即使在较低的数据速率下，也能有效地抑制因频率漂移和色散引起的性能下降。而在224 Gb/s的PM-16-QAM系统中，通过优化的脉冲形状滤波器设计，该方法进一步提高了估计的稳定性和准确性，证明了其对极化模色散（PMD）具有较好的鲁棒性。 值得注意的是，脉冲形状滤波器的选择对信号传输质量有着直接影响，不同的滤波器可能会影响系统的带宽、噪声性能以及色散管理能力。本文的研究结果不仅提供了有效解决高数据速率系统中频率偏移和色散问题的方法，还为实际应用中的滤波器设计和系统优化提供了有价值的参考依据。 这项研究在高速光纤通信领域具有重要的理论价值和实践意义，它通过数据辅助的联合估计策略，降低了系统对复杂在线校准的需求，提高了系统的整体性能和可靠性。随着未来光纤网络对数据速率和容量需求的不断提升，这种高效且精确的联合频率偏移和色散校准技术将发挥关键作用。