高速光通信系统码型调制格式及传输性能的研究

论文摘要

随着光通信传输系统朝着高速率、大容量、长距离的方向发展,高速光纤通信系统受到光纤的色散、非线性效应等传输损伤的严重影响,降低了系统的传输性能。码型调制格式作为高速光传输系统研究的关键技术之一,可以有效地降低传输系统的传输损伤,提高系统的抗色散能力和抗非线性效应能力,改善高速光通信系统的传输性能和频谱效率。码型调制格式的研究显得尤为重要。本文针对高速光传输系统中码型调制格式及其传输性能（包括色散容限、非线性容限等）,进行了比较深入的理论分析和系统模型仿真、对比。所做的主要工作包括: 1、研究各种调制格式的产生和解调,通过光通信仿真软件搭建强度调制格式和相位调制格式的产生装置,得到各种调制格式的光谱。2、采用理论分析与软件仿真相结合的方式,应用OptiSystem光通信仿真软件成功搭建了高速单信道光传输系统模型,对强度调制格式在系统中抗色散能力和抗非线性能力进行了研究和分析,比较了五种强度调制格式在色散容限,非线性容限上的优势及不足。结果表明:RZ抗色散能力最差,NRZ比RZ有更好的色散容忍度。但NRZ更容易受非线性效应的影响,CSRZ和各种RZ码的抗非线性效应能力都强于NRZ码,DRZ和MDRZ的抗非线性效应性能良好。CSRZ、DRZ、MD-RZ调制格式都比较适合高速率长距离传输。3、建立了高速单信道光传输系统模型,对相位调制格式在系统中抗色散能力和抗非线性能力进行了研究和分析,比较。结果表明:DQPSK调制格式的抗色散能力比其他调制格式更优,其中NRZ-DQPSK码的抗色散能力最强;DPSK调制格式的抗非线性能力比其他调制格式更强,尤其是RZ-DPSK对非线性的容忍度最高。还对比了SMF+DCF方案的三种不同色散补偿方式对相位调制格式系统的补偿效果,结果分析表明DPSK和DQPSK调制格式在对称补偿方式下的补偿效果最优,系统传输性能最好。最后还研究了光放大器自发辐射对相位调制系统传输性能的影响,结果表明ASE噪声是影响DPSK系统传输距离的主要因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 光纤通信发展史
• 1.2 高速光通信系统的关键技术
• 1.3 研究码型调制格式的目的和意义
• 1.4 码型调制格式的国内外研究现状
• 1.5 本文的主要工作内容和章节安排
• 第二章 光传输系统中的码型调制格式研究
• 2.1 光调制基本概念和分类
• 2.1.1 光调制基本概念
• 2.1.2 光调制技术分类
• 2.2 光调制器的选择
• 2.2.1 电吸收调制器
• 2.2.2 马赫-曾德尔调制器
• 2.3 各种码型调制格式的产生
• 2.3.1 NRZ 调制格式
• 2.3.2 RZ 调制格式
• 2.3.3 CSRZ 调制格式
• 2.3.4 DRZ 调制格式
• 2.3.5 MD-RZ 调制格式
• 2.3.6 DPSK 调制格式
• 2.3.7 DQPSK 调制格式
• 2.4 各种调制码型的解调
• 2.4.1 NRZ、RZ、CSRZ、DRZ、MD-RZ 的解调
• 2.4.2 DPSK 的解调
• 2.4.3 DQPSK 的解调
• 2.5 本章小结
• 第三章 光纤传输系统的损伤因素和评价指标
• 3.1 光纤传输系统中的损伤因素
• 3.1.1 光纤损耗
• 3.1.2 光放大器自发辐射噪声
• 3.1.3 色散
• 3.1.4 偏振模色散
• 3.1.5 非线性效应
• 3.2 评价系统所用的指标
• 3.2.1 比特误码率和Q 值
• 3.2.2 色散容限和非线性容限
• 3.2.3 眼图张开度代价
• 3.2.4 功率代价和接收灵敏度
• 3.2.5 光信噪比
• 3.3 本章小结
• 第四章 强度调制格式在高速光传输系统中性能研究
• 4.1 强度调制格式在高速单通道光传输系统中的仿真分析
• 4.1.1 仿真软件简单介绍
• 4.1.2 光纤传输系统整体设计
• 4.1.3 不同强度调制格式抗非线性能力的研究
• 4.1.4 不同强度调制格式抗色散能力的研究
• 4.2 本章小结
• 第五章 相位调制格式在高速光传输系统中性能研究
• 5.1 相位调制格式在高速光传输系统的仿真分析
• 5.1.1 不同相位调制格式抗非线性能力的研究
• 5.1.2 不同相位调制格式抗色散能力的研究
• 5.2 色散补偿方式对相位调制格式的影响
• 5.3 光放大器自发辐射对相位调制格式的影响
• 5.3.1 DPSK 传输系统的仿真
• 5.3.2 仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文主要的工作总结
• 6.2 本课题需要进一步研究的内容
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文
• 致谢