基于FBG编解码器的光码分多址系统

【摘要】： 光码分多址(OCDMA)是将码分多址(CDMA)技术与大容量的光纤通信技术相结合的一种通信方式，其主要优点表现在如下几个方面：①允许多个用户随机地接入同一信道：②可构成真正“透明”的全光通信网络；③具有良好的安全性；④允许可变速率或多速率传输，并可同时提供多种业务支持；⑤具有优良好的抗干扰能力，并能够充分地利用石英光纤的可用带宽。因此，OCDMA技术具有很强的技术优势和广阔的应用前景。 与无线CDMA系统相似，OCDMA系统也可以划分为直接序列扩频(DS)、谱域编码(FE)、跳频(FH)和混和直扩跳频(DS／FH)等多种类型。但OCDMA系统采用了光信号处理和光纤传输，因而在扩频码的设计和实现方法等方面都具有特殊性。通过分析、归纳和总结大量的国内外文献，本文从扩频码、光纤布拉格光栅(FBG)编解码器和性能分析等三个方面就“基于FBG编解码器的OCDMA系统”展开了大量的研究工作。 首先，就OCDMA系统的扩频码展开了研究和讨论。从FH-OCDMA系统的扩频特征出发，推导出具有良好相关性能的扩频码所能达到的最大码容量，并以二次全等码的构造方法为基础，提出了具有良好相关性能和最大码容量的二次全等跳频码的构造方法。与此同时，以异步DS／FH-OCDMA系统中跳频素数码的构造方法为基础，为同步DS／FH-OCDMA系统构造出一种具有良好相关性能和极大码容量的扩频码一修正跳频素数码。 其次，重点研究了各种类型OCDMA系统中的FBG编解码器。在有关串联结构FBG编解码器研究的基础上，分析了它在DS、FE、FH以及DS／FH等OCDMA系统中运用的可能性。并最先设计出平行结构的FBG编解码器。然后对这两类FBG编解码器的工作原理和优化的设计参数进行了推导，探讨了最佳FBG编解码器的设计方案，给出了设计实例。相对于其它OCDMA系统编解码器而言，FBG编解码器具有可编址、设计方便、可集成化和价格低廉等优点。 最后，根据OCDMA系统的网络结构、扩频码和FBG编解码器，得出了DS、FE、FH以及DS／FH等OCDMA系统的数学模型，并据此对多用户干扰受限的上述OCDMA系统进行了信号仿真和性能分析。结果表明，基于FBG编解码器的OCDMA系统具有设计简单、用户容量大、功率效率高和误码率(BER)低等方面的优点。 此外，为了进一步降低各类OCDMA系统的BER，我们还探讨了在系统中引入双光硬限幅器和平衡补偿接收FBG编解码器的可能性和可行性。并利用了一种新的组合方法精确地计算出采用双光硬限幅器的OCDMA系统因多用户干扰而引入的BER。