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色散测量样机的设计与实验验证

光学学报 2019年第2期39卷 59-64页

作者：续贝贝席丽霞张晓光唐先锋张文博北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室北京100876 北京邮电大学理学院北京100876

设计了基于调制相移法的色散测量样机,提高了色散测量的精度,降低了色散测量成本。设计了基于幅相检测芯片AD8302的双鉴相电路,实现了相位差的准确测量。应用最小二乘法对接收的数据进行拟合,得到了可靠的色散系数曲线。整体采用模块化... 详细信息

设计了基于调制相移法的色散测量样机,提高了色散测量的精度,降低了色散测量成本。设计了基于幅相检测芯片AD8302的双鉴相电路,实现了相位差的准确测量。应用最小二乘法对接收的数据进行拟合,得到了可靠的色散系数曲线。整体采用模块化的设计思想,使用基于芯片F2812的数字信号处理,实现了对各模块插板的控制,完成了数据的采集和处理,并在实验室虚拟仪器工程工作台(LabVIEW)开发平台完成界面设计。对样机的性能进行了实验验证,结果表明,对于不同长度的G.652光纤,在波长1550 nm处,累积色散测量的不确定度小于10 ps/nm。

关键词：光通信调制相移法双鉴相电路数字信号处理最小二乘法 LabVIEW

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基于小波阈值去噪的偏振模色散测量

中国激光 2018年第11期45卷 226-231页

作者：沙宇洋席丽霞张晓光唐先锋张文博北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室北京100876 北京邮电大学理学院北京100876

针对固定分析仪法在测量光纤偏振模色散时会引入误差、降低测量精度这一问题,提出了一种基于小波阈值的去噪方案,以提升固定分析仪法的测量精度。给出了算法的具体流程,并详细讨论了小波阈值、阈值函数、基函数以及分解层数的选取原则... 详细信息

针对固定分析仪法在测量光纤偏振模色散时会引入误差、降低测量精度这一问题,提出了一种基于小波阈值的去噪方案,以提升固定分析仪法的测量精度。给出了算法的具体流程,并详细讨论了小波阈值、阈值函数、基函数以及分解层数的选取原则及方案。搭建了实验平台并进行测定,将测定结果与常用的傅里叶变换法及商用的偏振模色散测量仪的测量结果进行对比。实验结果表明,所提出的小波阈值去噪方案能够有效地降低噪声对测量结果的影响,且对于不同类型、不同长度的测试光纤样本均适用。以商用仪器的测量结果为参考,本方案测量结果的最大误差为2.27%,该数据表明本方案显著提升了固定分析仪法测量偏振模色散的精度。

关键词：光纤光学信号处理偏振模色散小波阈值去噪固定分析仪法噪声

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基于数字鉴相的色散测量实验研究

中国激光 2016年第10期43卷 157-163页

作者：李赟席丽霞张晓光唐先锋万冬北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室北京100876 北京信息职业技术学院北京100018

为了提高光纤中色散的测量精度和降低测量成本,提出了一套基于数字鉴相的色度色散的测量方案。采用低速率的模数转换器和全相位快速傅里叶变换的数字相位鉴别算法替代传统的模拟鉴相器件,利用粒子群优化算法对接收数据进行曲线拟合处理... 详细信息

为了提高光纤中色散的测量精度和降低测量成本,提出了一套基于数字鉴相的色度色散的测量方案。采用低速率的模数转换器和全相位快速傅里叶变换的数字相位鉴别算法替代传统的模拟鉴相器件,利用粒子群优化算法对接收数据进行曲线拟合处理,实现了高精度的色散测量。数值分析了采样率、信噪比和快速傅里叶变换长度等因素对数字相位鉴别精度的影响,实验验证了测量系统的准确性。实验结果表明,对于不同长度的G.652光纤,在波长1550nm处,累积色散测量不确定度小于10ps/nm,结果优于目前城域网环境下的商用色散测试仪的测量精度。

关键词：测量色散数字鉴相粒子群优化算法

基于两个并行相位调制器的正交频分复用矢量毫米波产生

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光学学报 2020年第18期40卷 57-63页

作者：王东飞唐先锋席丽霞张晓光北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室北京100876

提出了一种基于两个并行相位调制器产生正交频分复用(OFDM)矢量毫米波信号的实现方案。与已有的方案相比,所提方案仅需要两个相位调制器,既不需要复杂的电路来控制调制器的直流偏置,也无需采用预编码技术,大幅降低了发射机的复杂度和系... 详细信息

提出了一种基于两个并行相位调制器产生正交频分复用(OFDM)矢量毫米波信号的实现方案。与已有的方案相比,所提方案仅需要两个相位调制器,既不需要复杂的电路来控制调制器的直流偏置,也无需采用预编码技术,大幅降低了发射机的复杂度和系统成本。OFDM矢量信号和射频(RF)信号均采用数字信号处理(DSP)模块产生,以保证RF信号频率的灵活调节。在DSP模块中,通过对上变频后的OFDM矢量信号和无调制RF信号进行希尔伯特变换得到双单边带电信号,并将其加载到相位调制器上。采用光交错滤波器滤除光载波,在接收端用一个高速的光电探测器通过拍频得到OFDM矢量毫米波信号。基于所提方案,采用MATLAB和商业光通信仿真软件搭建了仿真平台,得到了50 GHz正交相移键控调制的OFDM矢量毫米波信号,并分析了测量结果与接收光功率和相位差偏移的关系。结果表明,该传输系统的误码率小于硬判决前向纠错门限(3.8×10^-3),这说明OFDM矢量毫米波信号的产生方案是可行的。

关键词：光通信矢量毫米波产生正交频分复用相位调制器希尔伯特变换单边带调制

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基于受激布里渊散射的光子辅助瞬时测频方案

光子学报 2022年第3期51卷 246-254页

作者：刘可欣高娜河南理工大学物理与电子信息学院河南焦作454003

提出了一种瞬时多频率微波信号测量方案,采用单个激光源,将待测微波信号调制的光载波作为泵浦光,利用波分复用形成多路结构,同时与分路后的光频梳一一对应送入色散位移光纤,利用受激布里渊散射原理实现频率到空间的映射,通过监测相应通... 详细信息

提出了一种瞬时多频率微波信号测量方案,采用单个激光源,将待测微波信号调制的光载波作为泵浦光,利用波分复用形成多路结构,同时与分路后的光频梳一一对应送入色散位移光纤,利用受激布里渊散射原理实现频率到空间的映射,通过监测相应通道输出光信号强度的变化,即可判断待测微波信号的频率。在仿真实验中,分别对0~25 GHz范围内的单频信号和多频信号进行了瞬时测频,实验结果显示含有待测微波信号的通道与其他通道相比输出功率有明显增大。该方法可同时测量0.1~25 GHz的单频或多频的微波信号,频率测量分辨率为0.1 GHz,测量误差为±0.05 GHz。此外,分析了调制器偏置电压漂移对实验结果的影响。仿真结果表明,此方案对偏置电压漂移带来的影响有一定的抵抗能力。

关键词：微波光子瞬时测频受激布里渊散射光频梳马赫增德尔调制器

FTN光纤通信系统中基于Kalman滤波器的偏振损伤均衡算法研究

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FTN光纤通信系统中基于Kalman滤波器的偏振损伤均衡算法研究

作者：张月冬北京邮电大学

学位级别：硕士

社会经济的飞速发展随之带来的是通信业务量的急剧增长,5G的出现和逐步实用部署,促使2020年全球数据容量以近千倍的姿态飞速增长,为满足爆炸式的业务流量需求,下一代高速光纤通信传输系统正在向400Gb/s甚至1Tb/s演进。因此提升系统的传... 详细信息

社会经济的飞速发展随之带来的是通信业务量的急剧增长,5G的出现和逐步实用部署,促使2020年全球数据容量以近千倍的姿态飞速增长,为满足爆炸式的业务流量需求,下一代高速光纤通信传输系统正在向400Gb/s甚至1Tb/s演进。因此提升系统的传输性能和实现系统频谱效率的最大化成为了当下的研究热点。广泛应用的QPSK、16QAM利用更高阶的调制格式可以将信号的频谱效率提升至OOK频谱效率的2倍或者4倍,但随着调制格式的增加使得系统对噪声和信道畸变的容忍度下降,难以同时满足长距离和大容量的需求。另外还可以通过波形处理技术来提高频谱效率,如目前广泛使用的奈奎斯特波分复用技术(Nyquist-WDM)以及超奈奎斯特(Faster than Nyquist即FTN)技术,可以允许信号的传输速率等于甚至大于信道标准间隔,在不提高调制格式的情况下可以获得更高的频谱效率,本文主要探索的FTN技术,允许信号以超过Nyquist系统速率进行传输,但同时也引入了一定的码间串扰(ISI)。信号在光纤系统中传输的时候不可避免的会受到各种线性和非线性的损伤,影响接收端信号的判决。本文主要针对相干检测系统中信号所受的线性损伤做深入研究。其中包括色度色散(CD),偏振模色散(PMD),偏振态旋转(RSOP),以及载波频偏(CFO)和载波相位噪声(CPN)都属于研究范畴。之后随着相干检测和数字信号处理(DSP,Digital Signal Processing)技术的出现,可以利用DSP算法在电域对光信号经受的各种损伤进行相应的补偿和均衡。由于其优越性和广泛应用,现今研究者们已经提出了可以有效均衡各种损伤相应的DSP数字信号处理算法。这些算法在光纤通信的低速传输系统中取得了良好的均衡效果,然而在FTN系统中,由于ISI的存在使得信号在中心点发生弥散,这种损伤与信道传输中的各种偏振损伤相互交叠影响导致传统的DSP均衡算法效果在此高速通信系统中被大大削弱,甚至完全失效,所以探索一种对ISI容忍度比较高的损伤均衡算法对于高频谱效率的光纤通信系统具有重要的意义。本论文围绕高频谱效率光纤通信系统中,偏振效应引起的信号损伤问题,将Kalman滤波算法引入到光纤通信系统的信号损伤均衡算法中,实现FTN系统中基于Kalman滤波器的信号损伤均衡方案,并对具有代表意义的FTN系统的各种信道进行损伤补偿,这对于提高下一代高阶调制光纤通信骨干网的传输容量及频谱利用率具有重要的理论和实践意义。主要研究工作如下:(1)分析了光纤通信系统中各种典型的信号损伤的物理机制以及对相干光通信系统的影响并给出了相应的数学模型,阐述了每种损伤在后端DSP处理模块中的传统均衡方法。(2)阐述了 FTN相干光通信系统的结构原理,研究了 FTN系统中信号的成形方式,介绍了系统中的ISI的引入对信号的影响,分析了接收端的解码方式,主要介绍包括Viterbi算法和BCJR(Bahl,Cocke,Jelinek 和 Raviv)算法。(3)提出了 FTN系统中基于Kalman滤波器的信号损伤均衡方案搭建了 112 Gbit/s PDM-QPSK-FTN的仿真平台验证其可行性并改变FTN系统的相关参数引入不同大小的ISI,证明了本文提出的均衡算法方案在FTN系统中具有稳定性。之后将此方案与传统的CMA+IMP+BPS算法方案在相同的损伤环境下进行对比分析,结果表明FTN系统中由于存在码间串扰(ISI)导致系统中的多种损伤效应相互交叠关联加剧了信号在中心点的弥散使得传统的CMA+IMP+BPS损伤均衡算法均衡效果减弱甚至完全失效,而本文提出的Kalman滤波器均衡方案在FTN系统的偏振联合损伤均衡中表现良好,并且估计误差更低对系统的ISI有更高的容忍度。

关键词：超奈奎斯特相干光通信系统偏振效应 Kalman滤波器