高速相干光通信系统的光性能监测研究

发布时间：2019-11-17 12:44

【摘要】：随着通信网络的迅速发展,高速率、大容量、长距离已成为下一代光纤通信系统发展的主要趋势,与此同时光网络向着动态化、透明化方向发展。光性能监测(OPM)技术作为保障光通信网络可靠和稳定运行的关键技术,其作用变得越来越重要。光信噪比(OSNR)、色度色散(CD)是OPM的重要参数,同样也是衡量光网络质量的主要指标,所以实现光信号中OSNR和CD的准确有效监测在光网络的配置、优化等方面具有十分重要的意义。本文围绕基于正交相移键控(QPSK)调制格式的高速相干光通信系统,结合数字信号处理(DSP)技术,对OSNR和CD监测进行了深入研究,主要研究工作如下:(1)阐述了 OPM技术的研究现状及发展方向,并从理论方面对相干光通信系统的调制格式、相干检测技术、DSP及网络损伤参数进行了详细分析。(2)通过分析典型OSNR监测技术的优缺点,针对高速相干光通信系统的OSNR监测采用高阶统计矩的方法。首先理论推导了高阶统计矩与OSNR的关系,并对数据处理部分做了修正。然后利用OptiSystem搭建112Gb/s的PM-QPSK光纤传输仿真系统,对接收信号进行DSP处理。结果显示在背靠背系统中对10～25dB范围内的OSNR具有良好的监测效果,且采用修正方法后OSNR监测误差不超过0.1dB。同时分析了剩余CD对该OSNR监测方法的影响,结果表明在OSNR较小的情况下该监测方法对剩余CD不敏感;但剩余CD值越大,OSNR的监测误差越大。(3)基于信号功率波形自相关函数的方法仿真实现了高速相干光通信系统的CD监测。对56Gb/s单偏QPSK和112Gb/sPM-QPSK光纤通信系统的仿真结果表明该方法能够适用于不同占空比的信号,对放大器自发辐射(ASE)噪声不敏感,且对0～60ps—阶偏振模色散具有很好的容忍性。
【图文】：

光通信网络在高速、动态、透明的发展趋势下，传统的强度调制／直接检测逡逑（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ－Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ邋Ｄｉｒｅｃｔ邋Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，邋ＩＭＤＤ邋）己不能适应新型网络业务发展需要，逡逑图１－１所示为ＩＭＤＤ系统结构图。所为了能够满足数据流量的增长所带来的巨逡逑大的带宽要求，如何实现更高传输速度、更长传输距离和更大传输容量的光纤通信逡逑系统成了当前光通信领域研巧的重点。继ｌＯＧｂ／ｓ和４０Ｇｂ／ｓ之后，实现ｌＯＯＧｂ／ｓ及逡逑１＾＞１上的高速相干光通信已成为当前研究的热点。逡逑Ｂ声ｂａ：ｄ逦Ｏｐｔｉｃａｌ邋Ｆｉｂｅｒ逡逑口邋ｓ逡逑可—强度调制踞Ｉ￣＿ｕｊ—W，＊臣＾判决逡逑图１－ｌＩＭＤＤ系统结构图。ＴＩＡ：跨阻抗放大器逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＩＭＤＤ邋ｓｙｓｔｅｍ．邋ＴＩＡ：邋Ｔｒａｎｓｉｍｐｅｄａｎｃｅ邋ａｍｐｌｉｆｉｅｒ逡逑１．２相干光通信的发展及xO究现状逡逑关于相干光通信的研究可Ｗ追溯到上世纪八千年代，由于相干检测技术与直逡逑１逡逑

引言逡逑接探测技术相比可Ｗ大幅提升接收机噪声灵敏度极限，，其曾一度成为当时光通信逡逑领域的研巧热点。图１－２所示为典型的相干光通信系统结构图。然而，受限于当时逡逑的相关硬件如数字信号处理器（Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｓｉｇｎａｌ邋Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，邋ＤＳＰ）和高速模数转换器逡逑（Ａｎａｌｏｇ化Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，邋ＡＤＣ）等的发展，使得其系统结构的复杂程度要比传逡逑统的直接检测光通信系统复杂得多。随后，由于能够解决长距离光纤损耗问题的惨逡逑巧光纤放大器（Ｅｒｂｉｕｍ－ＤｏｐｅｄＦｉｂｅｒＡｍｐＵｆｉｅｒ，ＥＤＦＡ）及在网络传输容量和灵活性逡逑方面具有明显优势的波分复用（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，邋ＷＤＭ）光通信系逡逑统飞速发展，为光纤通信做出了巨大的贡献，使得相干光通信系统的发展暂时放缓逡逑了步伐。逡逑Ｂａｓｅｂａｎｄ．邋Ｆｉｂｅｒ邋Ｃｈａｎｎｅｌ逦逦逡逑Ｉ邋＇逦！邋９０．邋ｊ逦＊逦￣逡逑图１－２相干光通信系统结构图逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ａｎ邋ｏｐｔｉｃａｌ邋ｃｏｈｅ阳ｎｔ邋ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ邋ｓｙｓ化ｍ逡逑相干光通信在经过２０多年的停滞后，在２００２年，由英国Ｒ．Ａ．Ｇｇｉｆｆｉｎ等研巧逡逑人员发表在ＯＦＣ上的一篇＂基于差分四相移键控（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ邋Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ邋Ｐｈａｓｅ邋Ｓｈｉｆｔ逡逑Ｋｅｙ
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN929.1

【参考文献】

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本文编号：2562314