模分复用系统中的模式耦合和差分模式群时延对信号传输的影响, 需在接收端进行均衡补偿以实现信号可靠传输。与时域均衡相比, 频域均衡可有效降低DSP复杂度。基于频域盲均衡算法FD-CMA(frequency-domain constant modulus algorithm)和FD-MMA(frequency-domain multimodulus algorithm)在2×56 Gb/s 16 QAM模分复用系统中进行仿真对比。结果表明, 从星座图和误码性能角度来讲, FD-MMA对非常数模信号的均衡性能优于FD-CMA。在误比特率为10-3处, FD-MMA较FD-CMA有2.8 dB光信噪比的提升。

少模光纤模式复用存在模式耦合和差分模式时延, 必须通过自适应均衡算法补偿。为了降低长距离少模光纤通信系统中自适应均衡算法的复杂度, 采用基于变步长-频域块最小均方算法的多输入多输出均衡器对2×2模分复用系统解复用。利用频域块最小均方自适应算法修正均衡器权系数, 并通过变步长函数调整步长因子, 兼顾算法收敛速度和收敛性能。算法可通过快速傅里叶变换降低计算复杂度。在112Gbit/s的1000km少模光纤高速通信仿真系统中, 保证相同收敛速度情况下, 提高信号Q2因子3.7dB, 并在可编程现场门阵列上验证了100km少模光纤通信系统时的算法性能。结果表明, 该算法能够实现模分复用系统的信号解复用, 达到快速收敛、低稳态失调的目的。

研究了单载波光IM-DD（强度调制-直接检测）系统的频域均衡方案，通过分析时域与频域单载波信号ISI（码间干扰）的关系，提出一种通过时域截取的方法减弱噪声影响的均衡器抽头更新方式，并通过仿真对截取位置和符号个数的选取进行了优化。仿真结果表明，10 Gbit/s NRZ-OOK（非归零码-开关键控）信号经过100 km传输后，相对于传统时域均衡方案，频域均衡方案所需要的光信噪比需求可降低约2 dB。

为了减小频域均衡系统电路实现的功耗和面积, 满足长距离少模光纤通信对均衡器的要求, 对关键环节快速傅里叶变换（FFT）电路的实现进行了研究, 采用2维分解算法将大点数的FFT运算转换为小点数FFT处理器的设计, 降低了硬件复杂度。设计了基于现场可编程门阵列的高速蝶形运算核, 实现了16384点FFT的2维R22SDF结构, 提高存储器的资源利用率, 减少了复数乘法器的使用; 进行了理论分析和实验验证, 取得了不同时钟频率下的电路结构占用资源的数据。结果表明, FFT运算器的正确性得到验证, 该FFT运算器能够适应少模光纤通信系统中优化频域均衡电路结构的要求, 能够实现200MHz数据传输速度的频域均衡实时处理。

针对在地空频率选择性衰落信道中,信道冲激响应具有时域稀疏特性的情况,提出了基于贪婪算法的单载波频域均衡(SC FDE)系统稀疏信道估计方法。Chu序列是SC FDE中常用的导频序列,对其进行分析并证明了将Chu序列进行循环移位所构造的导频矩阵满足RIP条件,将导频矩阵作为测量矩阵,把地空信道估计问题建模为稀疏重构模型,采用贪婪算法中的OMP和CoSaMP算法对信道进行稀疏重构,仿真验证了所得信道估计较传统最小二乘(LS)信道估计方法更加准确。在相同的训练序列长度和信道环境下,利用所得信道估计对接收信号进行最小均方误差(MMSE)均衡,蒙特卡罗仿真结果表明,所提方法与传统LS信道估计方法相比,系统误码性能提高2~3 dB。

单载波频域均衡 (SC-FDE)技术具有发送信号低峰均功率比的优势，是新一代通信 3GPP-LTE/LTE-Advanced上行链路的关键技术之一。针对非理想信道估计，基于信道估计误差的统计模型，提出了一种联合频域均衡和时域判决反馈的鲁棒接收均衡器。以最小化均方误差 (MSE)为最优准则，推导了均衡器的系数和均方误差的表达式。仿真结果表明，这种鲁棒的混合均衡器在非理想信道估计下较传统均衡器具有显著的性能提升。

单载波频域均衡技术在无线通信中是极为成熟且研究广泛的信道均衡及补偿技术,该技术采用高速数字信号处理将电信号从时域变换到频域进行均衡补偿。在光纤通信系统中,提出采用单载波频域均衡技术对接收信号进行电域色散补偿,在10 Gb/s的单边带幅移键控(ASK)调制光信号经过50,80和100 km普通单模光纤传输之后,验证了频域均衡对色散补偿的效果。其中单边带ASK调制光信号基于有限冲击响应希尔伯特变换,利用一个双臂马赫曾德尔(MZ)调制器级联一个相位调制器来产生。结果证明,频域均衡模型能有效提高眼图开启度和降低时钟抖动,随着传输距离的增加,改善效果更加显著。最后在分析系统均衡和补偿效果参数的基础上,得出了实现最佳频域均衡效果的单边带调制点。

随着接入网业务需求和技术手段的快速发展,各种光无源接入网(PON)技术日趋成熟。一些新型的信息处理技术如波分复用技术(WDM)、多发多收技术(MIMO)、正交频分复用技术(OFDM)、混合调制等,在无线、光骨干网以及其他领域的理论和应用也日益完善,将它们应用在接入网领域有望解决目前PON 的技术瓶颈,改善PON 系统的整体性能。讨论和分析了这些新型信息处理技术的原理,将其应用于PON 中的方式以及优缺点,以期为未来的研究提供参考。