基于自零差检测的模分复用通信技术研究

发布时间：2020-04-12 02:15

【摘要】：随着移动互联网的不断发展,以IP为代表的数据业务呈现爆发式增长,特别是近几年,5G移动通信、大数据、云计算、物联网技术的兴起和不断发展,使得以数据中心和城域网为代表的中短距离光通信面临着巨大的网络流量压力。这些中短距离的光通信除了需要拓展传输容量之外,还需要继续保持低成本的特性。相干通信技术,作为有效的扩容方式,能够实现大容量信息传输,而自零差检测作为相干通信的另一种形式,能够保持相干通信的高灵敏度、高谱效率特点,并且简化系统结构,降低成本。特别是近几年模分复用技术中多个并行的光模式信道恰好为自零差检测的导频传输提供了通道。因此自零差检测技术与模分复用技术相结合,能够实现大容量信息的低成本传输,为数据中心之间互联、大容量城域网和接入网提供一种新的备选方案。本文主要研究了自零差检测技术,并将其与模分复用技术相结合,深入分析了基于自零差检测的模分复用通信系统的各种损伤以及相应的解决方法。然后,针对模间串扰导致的拍频噪声,提出了一种双边带导频的传输方法,有效提高了系统的传输性能。本文的主要工作如下:首先,研究了传统自零差检测的结构与性能特性。通过公式推导,分析了自零差检测与传统零差检测的SNR损伤和OSNR代价。然后,通过仿真验证了基于单模光纤通信系统的自零差检测的性能特性,包括相位噪声抑制特性和光源线宽的容忍特性。最后仿真研究了非偏振敏感的自零差检测系统。其次,研究了少模光纤中的光模式,验证了模式之间的正交性,分析了少模光纤的特有损伤,包括模式耦合、差分模群时延和模式相关损耗。然后,依据矩阵传输理论,分析了少模光纤的传输特性,建立了少模光纤的传输模型。再次,将自零差检测与模分复用技术相结合,推导了模分复用系统中自零差检测的OSNR代价,建立了基于6模少模光纤的自零差检测模分复用仿真系统,实现了56×5×3Gb/s WDM-MDM-PDM QPSK信号50km的可靠传输。然后,分析了模式信道串扰、差分模群时延等因素对系统误码性能的影响,对比了MMA和CMA算法的均衡效果。然后,分析了系统对光源线宽的容忍特性,以及导频路光带通滤波器的带宽对系统平均误码率的影响。最后,针对基于自零差检测的模分复用系统中模间串扰所导致的拍频噪声问题,提出了一种基于双边带导频的传输方案。建立了基于3模少模光纤的自零差检测模分复用仿真系统。通过56×2Gb/s PDM-QPSK信号的传输,验证了这一方案对拍频噪声抑制的特性,并且能够延长系统的传输距离。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1

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