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DPSK和DQPSK光纤通信系统的研究和比较

2020-12-08阅读(682)

DPSK和DQPSK光纤通信系统的研究和比较

论文摘要

在近几年里,光纤通信系统中逐渐开始采用差分相移键控（DPSK）的调制方式,与传统的OOK调制方式相比,DPSK调制能够提高接收机3dB的光信噪比,而差分四相相移键控（DQPSK）由于在非线性上更好的容忍度也逐渐开始得到人们的关注和重视。本论文的第三章对40Gb/s的DPSK和DQPSK调制的光纤通信系统进行了仿真和研究,并对造成接收机灵敏度损害的各种影响因素进行了全面的分析和比较。通过仿真结果发现,激光器和马赫-曾德尔干涉仪之间的频率偏差对接收机造成的损害是最严重的,这样的频率偏差可能是由于激光器光源的波长偏移或者干涉仪长久使用后造成的。由于DPSK和DQPSK调制格式的接收机是依靠两个信号的相互干涉来解调,因此对于这种相位错误的容忍度比较差。通过比较,我们发现频率偏差对DQPSK光纤通信系统造成的影响比DPSK的光纤通信系统更加严重。随着差分相位调制中每个符号携带的信息增多,以及数据速率的增加,相同的频率偏差造成的损害会不断增大,过高的频率偏差会导致系统不能正常工作。为了保证差分相位调制在光纤通信系统中的优势,在40Gb/s的DPSK光纤通信系统中,必须把激光器和马赫-曾德尔干涉仪之间的频率偏差控制在10%的偏移以内,而对于40Gb/s的DQPSK光纤通信系统,必须把频率偏差控制在5%的偏移以内。在第四章中,本论文通过仿真对DPSK-ASK和DQPSK-ASK这两种幅度相位联合调制的光纤通信系统进行了研究。联合调制的应用是基于在接收机的检测中,幅度调制和相位调制的检测是相互独立的,更为重要的一点是联合调制的光纤通信系统是基于差分相位调制的光纤通信系统的结构,在使用40Gb/s的光器件和电器件的同时,数据速率可以有大幅提高,因此我们对这两种新型的调制格式在光纤通信系统中应用的研究是非常有必要的。在80Gb/s的DPSK-ASK和120Gb/s的DQPSK-ASK光纤通信系统中,我们使用第三章的分析方法对造成接收机灵敏度损害的各种影响因素进行了一次全面的分析。由于幅度相位联合调制的光纤通信的误码率是两种调制接收机误码率的平均值,因此我们首先通过仿真找到了使系统能达到最佳性能的幅度调制的消光比,使得两种调制方式的接收机的灵敏度在误码率相同的情况下尽量近似。通过仿真结果我们发现频率偏差依然是对联合调制系统的接收机灵敏度影响最严重的因素,但是由于幅度调制不受到频率偏差的影响,对于整个系统来说,频率偏差造成的损害增大的不是特别明显,在80Gb/s的DPSK-ASK光纤通信系统中,频率偏差依然是控制在10%以内。而在120Gb/s的DQPSK-ASK调制的光纤通信系统中,频率偏差的损害由于数据速率的显著提高而进一步增大,为了保证系统的性能,频率偏差需要控制在2.5%的偏移内。在120Gb/s的DQPSK-ASK光纤通信系统中,本文还首次对影响因素联合作用时造成的损害进行了仿真和分析。通过仿真结果发现,多种影响因素同时作用时造成的损害并不是各自单独作用时的损害的线性叠加,有可能在相互作用下变得更加严重,甚至还有可能起到抑制的作用,这样的结论在40Gb/s的DPSK光纤通信系统中也得到了验证。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 光纤通信系统的发展与现状
  • 1.2 本论文研究意义
  • 第二章 光纤通信系统理论基础
  • 2.1 调制与解调技术
  • 2.1.1 DPSK 调制
  • 2.1.2 马赫-曾德尔调制器
  • 2.1.3 马赫-曾德尔干涉仪
  • 2.1.4 DQPSK 和8DPSK 调制与解调技术
  • 2.2 分布傅里叶算法
  • 2.3 光纤通信系统中的器件
  • 2.3.1 光源
  • 2.3.2 光纤
  • 2.3.3 放大器
  • 2.3.4 光电探测器
  • 第三章 DPSK 和DQPSK 光纤通信系统
  • 3.1 DPSK 和 DQPSK 调制的光纤通信系统
  • 3.1.1 DPSK 发射机
  • 3.1.2 DPSK 接收机
  • 3.1.3 DQPSK 发射机
  • 3.1.4 DQPSK 接收机
  • 3.2 DPSK 和 DQPSK 接收机灵敏度的影响因素分析和比较
  • 3.2.1 幅度检测的非平衡性
  • 3.2.2 MZI 延时时间与比特周期不匹配
  • 3.2.3 频率偏差
  • 3.2.4 MZI 功率分配不平衡
  • 3.2.5 光电转换系数
  • 3.2.6 噪声的影响
  • 第四章 幅度和相位联合调制的光纤通信系统
  • 4.1 DPSK-ASK 光纤通信系统
  • 4.1.1 DPSK-ASK 光纤通信系统介绍
  • 4.1.2 选择适当的消光比
  • 4.2 DPSK-ASK 接收机的影响因素分析
  • 4.2.1 频率偏差
  • 4.2.2 光电转换系数
  • 4.2.3 MZI 功率分配不平衡
  • 4.3 DQPSK-ASK 光纤通信系统
  • 4.3.1 DQPSK-ASK 光纤通信系统介绍
  • 4.3.2 选择适当的消光比
  • 4.4 DQPSK-ASK 接收机的影响因素分析
  • 4.4.1 频率偏差
  • 4.4.2 MZI 功率分配不平衡
  • 4.4.3 幅度检测的非平衡性
  • 4.4.4 光电转换系数
  • 4.5 影响因素的联合作用
  • 第五章 论文总结与工作展望
  • 5.1 论文总结
  • 5.2 工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者简历
  • 发表论文情况

    • 相关论文文献

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