论文题目：轨道角动量模式复用光通信系统中干扰抑制方法研究
摘要：随着社会的高速发展,对通信系统信道容量的需求逐渐增加,而传统的通信技术可提供的信道容量有限。因此,大容量、高保密性及高速率的通信技术成为了未来通信技术的发展趋势。为了解决信道容量危机,在已有的波分复用、偏振复用等方式之外,轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）复用技术作为一种新的复用形式,为增加网络带宽、扩大信道容量提供了一种新的方法,并成为光通信领域的研究热点。然而在实验中,由于存在着一定的干扰因素,OAM模式复用空间光通信系统或OAM模式复用光纤通信系统的传输容量和传输距离受限。因此,OAM模式复用光通信系统中,干扰抑制技术是至关重要的研究方向。本文以OAM模式复用空间光通信系统和光纤通信系统中的干扰抑制技术为研究方向,在研究干扰因素原理的基础上,分别对空间光通信中相位校正技术和光纤通信中器件非线性的判决技术展开研究,主要研究工作和创新点如下:1、OAM空间光通信中基于WF算法的相位校正研究针对OAM模式复用空间光通信系统中大气湍流引起的波前相位畸变的问题,提出了一种基于WirtingerFlow（WF）算法的相位校正方法,实现了校正精度的提高并简化了自适应光学系统中的波前传感的结构。仿真研究了该方法的校正效果和迭代性能,研究结果表明与传统Gerchberg-Saxton（GS）算法相比,系统的均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）、模式纯度、串扰和误码率等性能参数均有明显改善,同时该方法避免了基于传统GS算法的校正方法容易陷入局部最优解的问题。2、OAM光纤通信系统中基于KNN的非线性判决方法针对OAM模式复用光纤通信系统中接收端数字信号处理（Digital Signal Processing,DSP）模块对于降低复杂度的需求,提出了一种基于K最近邻（K NearestNeighbor,KNN）的非线性判决方法,该方法通过统计测试数据与训练数据中最相似的数据个数,对测试数据进行判决。在8-OAM模式复用光纤通信系统中进行实验,实验结果表明与传统Volterra均衡器相比,该方法的复杂度降低至少一个数量级,且误码率性能降低。在此基础上考虑进一步降低系统误码率和训练数据长度,提出一种基于概率KNN的非线性判决方法,该方法根据测试点附近的概率密度和分布,通过启发式学习方法计算出合适的参数,既保留了 KNN的简单性,又优化了性能。实验结果表明,与基于KNN的非线性判决方法相比,该方法误码率性能下降明显,节约了一部分由于选择k值而产生的交叉验证的计算开销,并一定程度上缓解了基于KNN的非线性判决方法对于数据的依赖性,从而降低了训练集的长度,训练数据长度降低了 1/3。3、OAM光纤通信系统中基于朴素贝叶斯的非线性判决方法针对OAM模式复用光纤通信系统中非线性模型的随机特性,提出了一种基于朴素高斯贝叶斯的非线性判决方法,该方法利用信号的统计特性求得信号的后验概率从而对信号进行判决,解决了系统非线性模型呈现随机性的问题。在8-OAM模式复用光纤通信系统中进行实验,研究结果表明,该方法与传统Volterra均衡器相比,误码率和复杂度显著降低。在此基础上进一步考虑降低系统误码率的需求,提出了基于数据自定义朴素贝叶斯（Data-defined Naive Bayes,DNB）算法的非线性判决方法,该方法将基于朴素高斯贝叶斯的非线性判决方法中的高斯模型进行改进,使用训练数据拟合概率分布模型。实验结果表明,该方法的误码率性能相比于传统Volterra均衡器、基于KNN的非线性判决方法、基于概率KNN的非线性判决方法及基于朴素高斯贝叶斯的非线性判决方法相比,误码率大幅降低,在l=-4光信噪比OSNR=23dB时误码率达到软件前向纠错（Forward Error Correction,FEC）极限。
关键词：轨道角动量;自由空间光通信;相位校正;光纤通信;器件非线性
学科专业：电子科学与技术
摘要
ABSTRACT
缩略语
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 OAM的发展
1.2.2 OAM在通信领域的应用
1.2.3 OAM光通信系统中关键技术
1.3 本文主要研究内容和创新点
1.4 论文组织结构
参考文献
第二章 OAM模式复用光通信系统关键技术
2.1 引言
2.2 OAM模式复用空间光通信系统关键技术
2.2.1 大气湍流建模
2.2.2 大气湍流对涡旋光束的影响
2.2.3 GS算法
2.3 OAM模式复用光纤通信系统关键技术
2.3.1 OAM模式复用光纤通信系统搭建
2.3.2 非线性的产生及特性
2.3.3 传统器件非线性均衡方法
2.4 本章小结
参考文献
第三章 OAM-FSO系统中基于WF的相位校正方法研究
3.1 引言
3.2 基于OAM的AO-FSO通信链路模型
3.3 基于WF算法的相位校正方法
3.4 仿真结果和性能分析
3.5 本章小结
参考文献
第四章 OAM光纤通信系统中基于KNN的非线性判决方法研究
4.1 引言
4.2 基于KNN的判决方法
4.2.1 原理及方案
4.2.2 实验结果和性能分析
4.3 基于概率KNN的非线性判决方法
4.3.1 原理及方案
4.3.2 实验结果和性能分析
4.4 本章小结
参考文献
第五章 OAM光纤通信系统中基于朴素贝叶斯的非线性判决方法研究
5.1 引言
5.2 基于朴素贝叶斯的非线性判决方法
5.2.1 原理及方案
5.2.2 实验结果和性能分析
5.3 基于DNB的非线性判决方法
5.3.1 原理及方案
5.3.2 实验结果和性能分析
5.4 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 未来研究展望
致谢