高速光纖通信系統(tǒng)中電子色散補償技術的研究.pdf

1、當前,隨著寬帶網絡的快速發(fā)展,海量的數(shù)據(jù)業(yè)務需求引發(fā)了各式各樣的致力于低成本、高速率的光纖傳輸系統(tǒng)的開發(fā)和研究。光纖傳輸網正經歷著從10Gb/s系統(tǒng)到40Gb/s系統(tǒng)甚至到100Gb/s系統(tǒng)的飛躍,傳輸距離也大大增加。然而,隨著數(shù)據(jù)量的增加,許多光纖傳輸中的有害機制成為系統(tǒng)進一步升級的制約因素。色散,作為制約因素的一種,在高速光纖通信系統(tǒng)中對性能的影響起著舉足輕重的作用。色散會造成脈沖展寬,并最終導致碼間干擾、誤碼率增加和系統(tǒng)傳輸性能降

2、低。相較于傳統(tǒng)的基于光域的色散補償方法,電子色散補償技術由于低成本、自適應性強等特點引起了廣泛關注,成為近幾年研究的熱點。
　　針對光纖鏈路中隨著傳輸速率的提高、傳輸距離的增加所帶來的信號嚴重損失,電子色散補償技術具有強大的處理能力來消除信號畸變帶來的影響。被動均衡技術與主動均衡技術可以看作是電子色散補償?shù)膬煞N方案。被動均衡采用新型調制碼型,充分利用其具有的較高色散容限和非線性容限、頻譜利用率等特性來提升系統(tǒng)系能。該方案是是一種色

3、散緩解措施。在傳統(tǒng)的強度調制/直接檢測光纖通信系統(tǒng)中,最常見的NRZ碼型已經不能適應長距離傳輸?shù)囊?。新型的基于強度調制的不同占空比RZ碼型和基于相位調制的DPSK、DQPSK等由于具有上述的特性更加受到人們關注。目前,伴隨著調制技術的進一步發(fā)展,產生了頻率效率更高的偏振復用系統(tǒng)和正交頻分復用系統(tǒng)。信息載體也從基本的幅度、相位信息延伸到偏振態(tài)、頻率等參量中去。
　　被動均衡技術是為一種“預防式”的均衡技術,其消除信號損傷的作用弱于

4、“主動式”補償均衡技術。信號損傷對系統(tǒng)的影響不能完全消除被被動均衡技術消除,因而為了能更為有效的減少信號損傷的影響,使得系統(tǒng)性能得以提升,必須采用另外一種具有補償功能的主動均衡技術。幾種典型的均衡器可以作為這種主動式電子色散補償方案,包括前饋均衡器、判決反饋均衡器和最大似然序列估計均衡器。這些均衡器可以相應的對光纖傳輸中的色度色散、偏振模色散進行有效補償。而且隨著電子技術以及信號處理技術的飛速發(fā)展,被人遺忘的相干檢測技術由于其具有卓越的

5、性能得到了重生。在接收機的數(shù)字信號處理模塊中絕大多數(shù)電子色散方案都可以進行。
　　本文針對光纖中的色散現(xiàn)象研究了新型調制格式及其傳輸性能,直接檢測光纖通信系統(tǒng)的電子色散補償技術以及偏振復用相干檢測光纖通信系統(tǒng)的電子色散補償技術。主要工作可以分為如下幾個部分:
　　(1)分析光纖色散的成因以及色度色散、偏振模色散的數(shù)學描述形式。簡要介紹了基于光學方法的色散補償技術和基于電域處理的色散補償技術;
　　(2)研究和分析了包括

6、不同占空比的強度調制和各種相位調制的新型碼型。通過Optisystem建立起完整的系統(tǒng)性能綜合評估仿真平臺,對新型調制格式的色散效應和其他的性能指標,包括非線性容限、接收機靈敏度、噪聲靈敏度等進行仿真比較分析。
　　(3)研究了前饋均衡器、判決反饋均衡器和最大似然序列估計均衡器的結構以及特點。分析了基于最小均方誤差估計的LMS自適應算法。針對最大似然序列估計均衡器在光纖通信系統(tǒng)中的應用,提出了一種基于柱狀圖概率密度函數(shù)的信道估計方

7、法和基于轉換的Viterbi算法。通過Optisystem和Matlab聯(lián)合仿真了不同均衡器結構在不同調制格式下的色散補償性能。
　　(4)分析了一種偏振復用QPSK相干檢測光纖通信系統(tǒng)。研究產生偏振復用調制格式產生的方法,分析偏振模色散和偏振相關損耗對偏振復用系統(tǒng)所產生的影響。詳細介紹了接收機DSP模塊中的關鍵技術。
　　(5)針對解復用算法進行了分析和研究。對恒模算法(CMA)在解復用過程中產生的奇異點現(xiàn)象進行探討。闡明