高速高效光混合调制信号性能研究

发布时间：2020-08-12 07:20

【摘要】：随着全球IP流量呈爆炸式增长及各种新兴服务,如物联网、VR/AR、5G的出现,使得通信的核心网面临着极大的拥塞。高效的调制格式能够:(1)利用有限的频带资源缓解网络拥塞;(2)降低光信息传输过程中的各种损伤,改善系统的误码性能或接收灵敏度;(3)利用现有网络架构,减少干线重建的成本。而混合调制格式较单一调制格式有更高效的性能,对其性能的分析,具有非常重要的研究价值。本文主要研究两类混合调制信号的性能:基于调制-调制(Modulation-Modulation,M-M)的混合调制信号和基于前向纠错码(Forward Error Correction,FEC)的混合调制信号,即FEC-M。本课题来自于国家自然科学基金“自由空间光通信的物理层安全与光编码方法研究”(NSFC61671306)和深圳市学科布局项目“基于光编码物理层安全的光通信关键技术研究”(JCYJ20160328145357990)。本文主要的研究工作可以概括为以下几点:1)研究偏振复用差分正交相移键控(PDM-DQPSK,PDQ)与m阶位置调制(m-ary Position Modulation,mPoM)相结合的M-M信号的性能,分析了PDQ-mPoM混合调制信号的频谱效率与功率效率;基于信息编解码原理及传统PDQ-mPoM编解码分析,推导出PDQ-mPoM混合调制信号的误比特率数值计算公式,并讨论在不同调制阶数、非线性相位噪声等情况下的误码性能。2)研究正交调制光标记交换(Optical Label Switching,OLS)系统中的M-M混合调制信号的性能,推出载荷与mPoM标记组成的混合调制信号在不同速率比情况下的误比特率数值计算式,并以PDQ-mPoM、DPSK-mPoM标记系统为例,进行误码性能研究。3)研究FEC-M混合调制信号的相关性能,分析了FEC如RS(Reed-Solomon)和LDPC(Low Density Parity Check Code),与相位类或位置类调制格式相互作用时,如二进制相移键控BPSK(Binary Phase Shift Keying)、差分正交相移键控DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying)、PDQ和脉冲位置调制PPM(Pulse Position Modulation),在不同编码方式、不同调制阶数,及考虑非线性相位噪声影响下的误码性能,并与M-M类混合调制信号进行对比分析。本研究结果为提高系统的频谱效率、功率效率,改善系统的误码性能或接收灵敏度提供参考,为设计下一代高效、大容量光通信系统打下基础。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1
【图文】：

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让信息随光波在光纤介质中传输。光调制过程是在光纤通信系统的发射端完成的，其简单的系统框图如图2-1 所示。图 2-1 光学调制示意图对于任意一个光载波在数学上，可以表示为这样一个形式：E (t ) = e A exp ( t + ) (2-1)其中，E(t)表示电场矢量，表示光极化波方向上的单位矢量，A 表示载波振幅，表示载波角频率，则是相位。光调制的本质就是对公式(2-1)中所涉及的四个不同的参量进行调制。比如，对偏振态进行调制则得到 PolSK 信号；对载波振幅 A 进行调制

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高速高效光混合调制信号性能研究随着调制技术的发展，越来越多的高效调制格式也陆续被提出，并运用到高速光信系统中，以改善光信号的传输性能，其中比较有代表性的是将 DQPSK 与偏振复术结合在一起的PDM-DQPSK高效调制格式；以及脉冲位置调制PPM，常见的有2PP及其高阶 mPPM 调制格式，由于两者的高效性，因而被广泛的运用在光纤通信、自间光通信等光通信领域[26, 27, 29, 30, 62]。.1.2 光调制技术的分类光学调制技术一般分为两类：直接调制与外调制[63, 64]，两者的工作原理如图 2-2。

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lectro-Absorption Modulator，EAM）与马赫-曾德尔调制）[65]。的工作原理是：改变调制器的偏置电压，使得多量子阱（波长发生变化，从而改变光束的通断。当调制器的偏，此时的输出功率达到最大；当调制器上的偏置电压增向长波长处移动，原光束波长的吸收系数变大，调制器小。虽然 EAM 驱动电压低、体积小、易于与其他光器但是 EAM 无法进行相位调制，无法产生基于相位和偏的 100G 高速系统，或超 100G 高速光通信系统中，众调制和偏振技术，因此，取而代之的是 MZM。电吸收原理实现不同，MZM 是基于干涉原理实现的与 3dB 耦合器构成的，它即可用于相位调制也可用于e Modulator，PM）的结构图如图 2-3 所示。

【参考文献】