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随着一些高质量数据业务的不断兴起，对于通信系统容量的要求在不断提高，为了应对传输带宽增加的要求，高速相干光纤传输系统成为解决问题的重点。本论文围绕高速相干光纤通信系统中调制解调子系统技术研究，以提出具有高效实用性的适用于高速相干光纤通信的调制解调方案为目的，主要对相位调制自相干解调进行了理论研究及仿真，论文主要工作包括：一、研究了各种应用于相干光纤通信的调制技术，通过比较调制方案说明频率调制尚不适合目前的相干光纤通信系统；通过比较各种相位调制、相位与幅度联合调制的具体结构方案，说明目前适合相干光纤通信的调制结构方案及未来技术路线；通过比较实现相干光纤通信的各种相干解调技术，说明自相干解调接收机由于其结构简单，对激光器线宽要求低而具有突出优势。二、深入研究了相位调制自相干解调系统，理论上分析了自相干解调接收机噪声、信噪比及系统误码率等。计算了在理想情况下，BPSK调制自相干解调系统及DQPSK调制自相干解调系统的性能，当系统通信速率为10Gbit/s时，BPSK接收功率为-43.4dBm时，系统误码率为10-9；DQPSK接收功率为-37.8dBm时，系统误码率为10-9。分析了马赫泽德干涉仪延时误差对自相干解调系统的影响，对于BPSK调制自相干解调系统，当通信速率为10Gbit/s时，若系统误码率优于10-9，则马赫泽德干涉仪延时臂误差不能超过1%；对于DQPSK调制自相干解调系统，若系统误码率优于10-9，则马赫泽德干涉仪延时臂误差不能超过0.8%。分析了激光器线宽对系统的影响，对于BPSK系统，当通信速率为10Gbit/s时，系统误码率若要优于10-9，激光器线宽必须小于10MHz；对于DQPSK系统，当通信速率为10Gbit/s时，系统误码率若要优于10-9，激光器线宽必须小于3MHz。分析了功率分配误差对系统的影响，证明了采用3dB耦合器时系统信噪比最高。对于BPSK调制自相干解调系统，当功率分配误差小于30%时，对接收机灵敏度影响小于3dB。三、通过仿真软件建立了BPSK调制自相干解调的仿真模型，通过仿真计算，发现当通信速率较低时，系统仿真性能和理论计算值符合良好；当通信速率较高时，系统仿真值与理论计算值偏差在1.9dB。仿真验证了马赫泽德干涉仪相位误差、激光器线宽对系统性能的影响，理论值和仿真值符合良好。