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高速光纤通信系统中色散与非线性补偿研究

2020-12-05阅读(886)

高速光纤通信系统中色散与非线性补偿研究

论文摘要

随着光纤通信系统中信号速率的提高和传输距离的增加,光纤的群速度色散、非线性效应,以及二者之间的相互作用,成为限制系统性能的重要因素。本论文针对此问题展开研究,利用理论分析、数值仿真和实验论证相结合的方法,重点研究了在直接检测和相干检测方式下,10 Gb/s及40 Gb/s长距离光纤传输系统中群速度色散和光纤非线性的补偿方案。取得以下主要研究成果:1、提出了一种对非归零码进行相位预调制,提高系统色散容限的方法。10 Gb/s实验和40 Gb/s仿真结果表明,采用时钟信号和数据相关信号对非归零码进行可调节的相位预调制,可增加信号的眼图开启度和接收灵敏度,将系统的色散容限提高1倍左右。该方法降低了系统对光信噪比和色散管理的要求,且由于相位预调制在发射端进行,调节方便,实施简单,便于系统升级。2、提出了一种相干光时域采样的新方法,与并行处理结构相结合,在基于数字信号处理的相干检测系统中对高速信号进行并行电色散补偿。实验实现了10 Gb/s差分相移键控(DPSK)信号的相干检测和并行电色散补偿,使模数转换器的采样速率从原来要求的20 Gsample/s降为10 Gsample/s。该方法可以解决信号传输速率高与采样、处理速率低之间的矛盾。3、提出了一种在40 Gb/s标准单模光纤传输系统中用终端色散补偿取代在线色散补偿的方案,提高系统抵抗光纤非线性效应的能力,并进行了实验和仿真验证。40 Gb/s实验结果表明,传输1500 km后,终端色散补偿方案在非线性区域的Q值比在线色散补偿方案提高约2 dB。该方案简化了链路设计,降低了铺设和维护成本,为40 Gb/s系统的色散管理提供了一种新途径。4、对差分编码/相干检测系统中的载波相位估计方法进行了改进,提高了相干检测系统抵抗带内非线性效应的能力。10 Gsymbol/s差分4相移键控(DQPSK)信号的仿真结果表明,由于相邻脉冲非线性相移的相关性,相干检测比差分检测对带内非线性效应更加敏感;通过改进载波相位估计的滤波算法,相干检测方式在非线性较大的区域达到了和差分检测相同的性能,并保持了在线性区域的灵敏度优势,整体性能得到提升。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 主要符号对照表
  • 第1章 引言
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 光纤的群速度色散问题
  • 1.3 光纤的非线性问题
  • 1.4 论文内容与结构安排
  • 第2章 基于NRZ 码的相位预调制对色散容限的提高
  • 2.1 基于NRZ 码的比特同步相位预调制方法的提出
  • 2.2 PSNRZ 码的理论分析
  • 2.3 时钟相位预调制方案的仿真分析
  • 2.4 时钟相位预调制方案的实验分析
  • 2.5 数据相关的相位预调制方案
  • 2.6 本章小结
  • 第3章 相干检测系统的并行电色散补偿
  • 3.1 基于DSP 的相干检测系统的特点
  • 3.2 基于DSP 的相干检测系统的工作原理
  • 3.2.1 基于DSP 的相干检测信号的接收
  • 3.2.2 基于DSP 的相干检测信号的处理
  • 3.3 并行电色散补偿方案的原理与结构
  • 3.4 并行电色散补偿方案的实验研究
  • 3.4.1 实验装置
  • 3.4.2 实验结果
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 40 Gb/s 系统的终端色散补偿
  • 4.1 终端色散补偿方案的提出
  • 4.2 40 Gb/s 系统不同色散配置下的带内非线性效应分析
  • 4.3 40 Gb/s 系统中终端色散补偿方案的仿真研究
  • 4.4 40 Gb/s 系统中终端色散补偿方案的实验研究
  • 4.4.1 40 Gb/s 环路实验介绍
  • 4.4.2 40 Gb/s 信号终端色散补偿和在线色散补偿实验设置
  • 4.4.3 两种色散管理方案的环路传输实验结果
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 相干检测系统的光纤非线性影响与补偿
  • 5.1 差分编码PSK 系统的信号检测
  • 5.2 相干检测与差分检测方式的带内非线性分析
  • 5.3 相干检测与差分检测方式的带内非线性仿真比较
  • 5.3.1 非线性相移相关性仿真
  • 5.3.2 相干检测与差分检测的传输性能仿真
  • 5.4 差分编码/相干检测系统的带内非线性补偿
  • 5.4.1 方案分析
  • 5.4.2 仿真结果与讨论
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 结论
  • 6.1 工作总结与创新点
  • 6.2 工作意义及展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

    • 相关论文文献

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