收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大容量光纤通信系统中PMD理论与补偿控制算法的研究

陈颖  
【摘要】: 在高速光纤通信系统中,随时间随机变化的偏振模色散(Polarization mode dispersion PMD)是限制系统比特速率和传输距离的重要因素之一。作为当前PMD问题理想的解决方式,动态补偿的技术与应用前景极为广阔,PMD补偿技术及相关理论的研究已经成为当前光纤通信领域的研究热点之一。本课题的研究工作主要包括以下几方面: 分析光纤中PMD现象的实质,由单模光纤中光传输的基本方程出发,得出描述PMD效应的非线性Schr?ndinger方程;在斯托克斯空间中,推导了一阶、二阶和更高阶PMD矢量模型,并由此分析PMD所引起的脉冲展宽,在多种情况下进行讨论,得到简化模型。通过输入光脉冲信号的自相关函数建立起差分群时延(Differential group delay DGD)与偏振度(Degree of polarization DOP)的关系模型。 针对PMD在线监测的问题,采用偏振扰动和正交偏振分束探测来实现,采用差动式测量方案的设计来提高DOP测量的灵敏度,通过对比电域补偿、光域补偿和光电混合补偿三大PMD补偿方案,选取偏振控制器(Polarization controller PC)加可变(或固定)时延线的光域补偿方案来设计PMD补偿单元。 在PMD补偿系统搜索算法的设计中,将原标准粒子群优化(Particle swarm optimization PSO)算法进行了改进,通过动态改变惯性权重,用影响算法性能的两个主要因素——粒子聚集度和全局最优值变化的速度来构建惯性权重调整的策略,同时在PSO算法中引入免疫克隆原理来保持种群的多样性,从而提高了算法的全局搜索能力而不至于陷入局部最优解。通过算法测试可以发现,改进PSO的全局寻优能力明显优于原标准PSO算法。 为了在多维空间中准确、快速、实时地跟踪最佳补偿点的随机变化,在跟踪算法的设计中,采用局部搜索算法——改进的单纯形法(Simplex method SM)对PMD的微小变化进行局部精细搜索。在反射操作中,除了基于最差点和剩下点的重心进行反射操作外,还加上了剔除最好点,并基于最好点和剩下点的重心进行反射操作,从以上两个反射方向上选择一个有利的方向进行反射和扩张,从而使迭代运算过程很快地逼近极值点;用单纯形映射操作代替原有的顶点代换操作,从而可使单纯形在迭代过程中不发生退化现象。 在跟踪算法设计的基础上,提出基于改进SM与改进PSO算法的串行算法作为反馈控制算法的总体设计方案。整个算法由IC-PSO算法、改进SM和个体迁移操作三部分组成,通过设置适当的个体迁移条件,改进的SM利用IC-PSO算法跳出局部最优,IC-PSO算法依靠改进的SM迅速找到问题的最优解,从而做到广度探索和深度开发的均衡。 通过搭建以DOP为反馈控制信号的PMD自适应补偿系统,将本文所提出的搜索算法和跟踪算法作为补偿系统的反馈控制算法,对DOP进行寻优,调整光纤时延线和PC的波片使得DOP不断趋近全局最优值,并根据PMD的随机波动情况对补偿单元进行动态调整,将基于改进SM和改进PSO的串行算法应用于实验获得了良好的效果,搜索算法的响应时间约为71 ms,跟踪算法的信号恢复时间小于12 ms。实验证明,该反馈控制算法具有很好的抗噪声能力,且能够有效避开局部最大值,找到全局最佳补偿点。由眼图和误码率(Bit error rate BER)的监测统计结果,可以发现,通过反馈控制算法对DOP的寻优,系统的PMD大大降低,信号传输质量明显改善,BER最低可达3.59e-16,达到了动态自适应PMD补偿的要求。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 邹林森;偏振模色散对光纤通信的影响[J];光通信研究;1999年01期
2 史惠萍,程淑玲;温度对单模光纤偏振模色散的影响研究[J];光通信技术;2000年01期
3 朱连仓,叶会英;偏振模色散补偿技术研究[J];激光与光电子学进展;2003年07期
4 赵佩杰;G.655光纤光缆的PMD[J];现代有线传输;2002年04期
5 戴峰,杨伯君,张晓光,张茹;偏振相关损耗和PMD共同作用对群时延带来的影响[J];现代有线传输;2005年03期
6 刘红心,张静黛,李莉;1.2μm CMOS标准单元库的开发方法[J];微处理机;1997年03期
7 谢桂月;光纤线路的PMD的测试[J];广东通信技术;2000年11期
8 张敏锋;王健;;超长距波分系统中PMD及补偿方法[J];现代传输;2006年04期
9 钮海明,李先源;超高速光传输系统使用的色散补偿技术[J];光通信研究;2001年06期
10 张树强,韩庆荣,雷高清;新一代大保实~光纤及其主要性能指标[J];电信工程技术与标准化;2003年01期
11 王筱婷;高安敏;包杰;吕金良;宋君;;光纤PMD与扭曲度相关性分析[J];光通信技术;2010年04期
12 刘源;黄丽艳;雷学义;;超低损耗光纤是超长站距光通信的新选择[J];电力系统通信;2011年06期
13 ;用Poincare球法测试DWDM器件以及光纤光缆的PMD[J];电信科学;2003年04期
14 单蓉;李涛;;通信网长距离传输中光纤的PMD值测试研究[J];科学技术与工程;2009年04期
15 陆建德;千兆以太网1000BASE-X体系结构实现分析[J];小型微型计算机系统;1999年12期
16 王筱婷;高安敏;包杰;;高速光纤通信系统中PMD补偿算法的研究[J];光通信技术;2010年11期
17 余水琴;GPON——下一代宽带光接入网[J];光通信技术;2004年02期
18 孔告化;;(v,4,λ)-PMD的嵌入[J];南京邮电大学学报(自然科学版);1993年01期
19 赵晋明;;关于长距离光纤通信传输的研究[J];科技资讯;2006年32期
20 孟新春;王贵民;王永刚;刘旭明;;农四师超长距离1550nm光缆联网工程与实施[J];有线电视技术;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;A DYNAMIC ADAPTIVE PMD COMPENSATION SCHEME IN 40GBIT/S PM-DQPSK SYSTEM[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
2 沈建华;孙学瑞;;风力对架空光缆线路PMD性能影响的研究[A];中国通信学会2010年光缆电缆学术年会论文集[C];2010年
3 李静锋;赵艳玲;李世芬;;利用PMD、FTD文件解决自动站数据异常问题[A];2008年广西气象学会学术年会论文集[C];2008年
4 涂峰;柳涛;汪洪海;;啁啾光纤光栅色散补偿器件PMD性能研究[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
5 马玉坡;;基于偏振分光法的光纤技术研究及应用[A];2009年西部光子学学术会议论文摘要集[C];2009年
6 钱峰;姚水明;刘应明;王丹;;光纤光缆PMD的特性分析[A];中国通信学会2009年光缆电缆学术年会论文集[C];2009年
7 唐仁杰;;光子晶体光纤研制的最新进展[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
8 庄卫星;金轶群;;关于单模光纤PMD的影响因素和控制方法[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
9 庄卫星;金轶群;陈京京;沈一春;;关于单模光纤PMD的影响因素和控制方法[A];中国通信学会2007年光缆电缆学术年会论文集[C];2007年
10 李睿;;高速光纤通信系统中偏振模色散的研究[A];四川省通信学会2008年学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈颖;大容量光纤通信系统中PMD理论与补偿控制算法的研究[D];燕山大学;2010年
2 王海晏;偏振模色散与光纤拉曼放大器研究[D];西安电子科技大学;2009年
3 李遥;宽谱光源波束形成网络中矢量信号传输和偏振技术研究[D];清华大学;2011年
4 池越;基于计算智能的偏振模色散自适应补偿技术研究[D];河北工业大学;2011年
5 李兰兰;光性能监测技术研究[D];北京邮电大学;2012年
6 尚超;光纤高速偏振态检测与偏振光时域反射技术的研究[D];北京交通大学;2012年
7 张树强;新型非零色散位移光纤设计与实验研究[D];华中科技大学;2010年
8 唐先锋;高速光纤通信中的几种均衡技术研究[D];北京邮电大学;2011年
9 鲁力;高速光纤通信系统中电子色散补偿技术的研究[D];华中科技大学;2012年
10 何修军;光纤中非线性管理与非线性光纤耦合器研究[D];电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵峰;PMD测试方法及其应用的研究[D];解放军信息工程大学;2008年
2 王耀兴;PMD在线监测系统的研究和实现[D];北京交通大学;2012年
3 王盖;光纤通信系统中DQPSK调制及PMD补偿性能的研究[D];北京邮电大学;2011年
4 赵鑫媛;高速光纤通信系统中多级相位调制码及其PMD缓解的研究[D];北京邮电大学;2010年
5 石梅荣;偏振模色散(PMD)测量的主态方法[D];北京交通大学;2011年
6 沈玉亮;PMD距离图像的超分辨率重建技术研究[D];合肥工业大学;2012年
7 刘世元;微粒群优化算法的研究及其在PMD补偿中的应用[D];燕山大学;2010年
8 张雅琼;基于距离信息的PMD距离图像与高分辨率彩色图像配准[D];合肥工业大学;2012年
9 赵强;偏振模色散补偿技术研究[D];吉林大学;2008年
10 刘娟;基于自适应算法的偏振模色散的电域补偿[D];河北工业大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 蓝陆平;质量搭台 服务唱戏[N];中华建筑报;2000年
2 通讯员 蓝陆平;澳大利亚PMD公司水泥瓦生产设备迅速占有中国市场[N];建筑时报;2000年
3 乐前;日本开发出偏振模色散抑制技术[N];人民邮电;2009年
4 记者 肇茜 通讯员 陈卫华 蔡阳武 王锦蓉;空中畅享热播影视剧[N];中国民航报;2010年
5 整理 本报记者 冯海波;用光纤奏出美妙乐章[N];广东科技报;2011年
6 烽火科技 张宾 胡庚强;高速40Gbit/s DWDM跨越三大挑战[N];通信产业报;2008年
7 ;华为:40G商用解决方案[N];通信产业报;2008年
8 张海懿;部署40G系统须考虑最适用技术[N];人民邮电;2008年
9 ;EXFO 100G测试解决方案[N];通信产业报;2010年
10 王同耀 刘显用;养殖海珍酿美酒优质电能作保障[N];中国现代企业报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978