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高速光纤通信双偏振相位调制系统及其偏振模色散补偿的研究

秦江星  
【摘要】:人们对于传输系统容量的需求推动着高速光纤传输系统的发展。目前提高传输系统单波容量的方案主要是基于多级相位调制的偏分复用技术。而随着通信系统速率的提高,光纤中的色度色散(CD)非线性效应、偏振模色散(PMD)等对系统的影响愈加明显,成为制约系统升级的主要因素。此外,随着多级相位调制格式的应用,系统对光信噪比(OSNR)的要求日益升高。如何解决高速光纤通信中的信号损伤及降低系统对OSNR的要求成为高速偏分复用系统亟待解决的问题。本文对偏分复用的相位调制系统进行了研究和仿真,并主要对光纤中的偏振模色散进行了补偿,同时对可降低接收端OSNR要求的前向纠错码(FEC)进行了初步研究。本文的主要工作及创新如下: 介绍了光码型调制技术,详细分析了光调制解调常用器件—马赫-曾德尔调制器和马赫曾德尔延迟干涉仪的工作原理,并应用这些器件的数学模型仿真实现了DPSK.DQPSK及QAM等典型码型的调制与解调,得到了相应信号的频谱图、星座图和眼图。 总结了各种偏振模色散补偿技术包括电补偿、光补偿技术,以及利用FEC+偏振扰动进行PMD缓解的技术。重点研究了光域的PMD补偿技术,并对PMD补偿中的偏振度(DOP)反馈信号及粒子群优化(PSO)搜索算法进行了仿真分析。 仿真搭建了一种新型双偏振态的DPSK系统,该系统同时采用偏振态和相位承载信息。数值分析了其性能,包括频谱利用率,偏振模色散容忍度等,并与DPSK及DQPSK系统性能进行了比较。 提出并搭建了新型双偏振DQPSK调制系统,推导出其预编码公式,并利用数值仿真的方法对其CD容忍度、PMD容忍度以及接收端对OSNR要求等性能进行了分析。同时分析并优化了信号DOP,以DOP为反馈信号实现了对双偏振DQPSK系统的PMD补偿。补偿后在1dB OSNR代价下,PMD容忍度较补偿前提高89ps。 利用数值拟合的方法推导出了应用于DPSK和DQPSK光通信系统的前向纠错码LDPC译码初始化信息公式。


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