全光伪随机序列发生与速率倍增系统的研究

发布时间:2018-06-07 13:31

  本文选题:全光信号处理 + TOAD ; 参考:《北京交通大学》2016年博士论文


【摘要】:伪随机码(PRBS)因其表现的良好随机特性,广泛应用于全光通信网络中,例如误码率的检测、编码/解码(扰码器)、加密\解密(保密传输)、白噪声模拟、扩频调制(码分多址)等。传统电域的PRBS发生技术虽已十分成熟,但全光PRBS的发生还处于研究阶段,目前提出的一些全光发生方案大多面临结构复杂,产生的PRBS周期短,速率较低等问题。本文提出了一种新的全光PRBS发生方案,产生了超长周期的PRBS,该结构抛开传统线性移位寄存器的限制,使得系统结构大大简化。另一方面针对速率问题,提出了三种PRBS速率倍增方案,其研究成果对光通信技术的发展有重要意义。本论文的主要研究成果包括:1、提出了一种测量半导体光放大器(SOA)群速度色散的简单易行的实验方法,并在小信号输入条件下通过实验验证该方法的可靠性。基于SOA的增益函数,理论仿真了不同开关窗口和控制光能量下TOAD的输出特性。分析了TOAD伴随窗口的产生原因并提出了有效的抑制方法。利用开关窗口连续可调的TOAD对RZ码占空比进行调节,实验上将2.5Gb/s的RZ码占空比由50%(200ps)压缩至25%(100ps)和10%(40ps),以及由25%展宽到50%。2、提出了一种基于TOAD及分路延迟结构的全光时钟速率倍增方案,理论仿真了时钟二、三、四倍速率提升。实验上实现了时钟的二倍速率提升,即由200MHz至400MHz以及1GHz至2GHz。利用TOAD实现了波长变换、全光与逻辑、异或逻辑和或逻辑等PRBS发生和速率倍增系统的关键技术。3、提出了一种基于全光同或逻辑和波长变换的PRBS发生方案,抛开了传统线性移位寄存器的限制,大大简化系统。实验上产生了1Gb/s速率周期为263-1的PRBS信号,测出了B-2-B信号和输出PRBS信号的误码率曲线。利用Diehard随机性检验包对产生的PRBS进行检验,通过了其全部的18项测试,并给出了对应的p值。4、基于m序列的性质,提出了三种保持码型不变的全光PRBS速率倍增系统。1)基于TOAD或逻辑反馈的全光PRBS速率倍增系统,实现了不同周期最终速率为4Gb/s的PRBS四倍速和八倍速。2)基于功率均衡器的全光PRBS速率倍增系统,实现了周期27-1的PRBS由2.5Gb/s至10Gb/s的速率提升。3)基于TOAD对RZ码占空比压缩的全光PRBS速率倍增系统,实现了周期27-1的PRBS由2.5Gb/s至10Gb/s的速率提升。
[Abstract]:Pseudorandom codes (PRBSs) are widely used in all-optical communication networks because of their good random characteristics, such as bit error rate detection, coding / decoding (scrambler, encryption / decryption (secure transmission, white noise simulation, etc.) Spread spectrum modulation (code division multiple access), etc. Although the traditional PRBS generation technology in electrical domain is very mature, the occurrence of all-optical PRBS is still in the research stage. Most of the current all-optical generation schemes are faced with the problems of complex structure, short PRBS cycle and low rate. In this paper, a new all-optical PRBS generation scheme is proposed, which produces an ultra-long period PRBS. This structure eliminates the limitation of traditional linear shift registers and simplifies the system structure greatly. On the other hand, aiming at the rate problem, three PRBS rate multiplication schemes are proposed, which are of great significance to the development of optical communication technology. The main research results of this thesis include: 1. A simple and easy experimental method for measuring the dispersion of SOA group velocity in semiconductor optical amplifier is proposed, and the reliability of the method is verified by experiments under the condition of small signal input. Based on the gain function of SOA, the output characteristics of TOAD under different switching windows and control light energy are simulated theoretically. The causes of TOAD associated windows are analyzed and an effective suppression method is proposed. The duty cycle of RZ code is adjusted by continuously adjustable TOAD of switch window. The RZ duty cycle of 2.5Gb/s is compressed from 50 / 200 pss to 25 / 100 pss) and 10 / 40 pss / s. A scheme of all-optical clock rate doubling based on TOAD and shunt delay structure is proposed. Theoretical simulation of clock two, three, four times the rate of increase. The double rate of clock is increased from 200MHz to 400MHz and 1GHz to 2GHz. The key techniques of PRBS generation and rate multiplication system, such as wavelength conversion, all-optical and logic, XOR logic and or logic, are realized by using TOAD. A PRBS generation scheme based on all-optical co-OR logic and wavelength conversion is proposed. The limitation of traditional linear shift register is removed and the system is simplified greatly. The PRBS signal with a 1Gb/s rate period of 263-1 is produced experimentally. The BER curves of B-2-B signal and output PRBS signal are measured. The Diehard random test package is used to test the generated PRBS. All of its 18 tests are passed, and the corresponding p value. 4, based on the property of m sequence, is given. Three kinds of all-optical PRBS rate multiplication system. 1) based on TOAD or logic feedback are proposed. An all-optical PRBS rate multiplier system based on power equalizer is implemented for PRBS quadruple and octave speed with different cycle final rates of 4Gb/s. The rate enhancement of period 27-1 PRBS from 2.5Gb/s to 10Gb/s is realized. 3) based on TOAD, an all-optical PRBS rate doubling system for duty cycle compression of RZ codes is implemented, and the rate of PRBS of period 27-1 is increased from 2.5Gb/s to 10Gb/s.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN929.1;TN918.2

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本文编号:1991338

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