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物理学报 2015年第14期64卷 157-163页

作者：陈雪梅张静易兴文曾登科杨合明邱昆电子科技大学通信与信息工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室成都611731

光正交频分复用系统中的光纤非线性效应制约着系统进一步的扩容.针对此问题,提出一种数字相干叠加的方法,用于提高相干光正交频分复用系统对光纤非线性的容忍性.仿真中,5通道的波分复用下偏振复用相干光正交频分复用系统的每个通道传输... 详细信息

光正交频分复用系统中的光纤非线性效应制约着系统进一步的扩容.针对此问题,提出一种数字相干叠加的方法,用于提高相干光正交频分复用系统对光纤非线性的容忍性.仿真中,5通道的波分复用下偏振复用相干光正交频分复用系统的每个通道传输四进制正交振幅调制映射的71.53 Gbit/s信号在光纤中传输400km.首先,通道间隔为25 GHz,与传统相干光正交频分复用系统相比,色散补偿前后,使用数字相干叠加的相干光正交频分复用系统的信噪比分别提升了6.02 d B和9.05 d B,最佳入纤光功率均增大了2 d B;其次,通道间隔为50 GHz,色散补偿前后,信噪比分别提升了4.9 d B和8.75 d B.通过理论推导及仿真,验证了所提方法能有效消除相干光正交频分复用系统的一阶非线性失真,进而提高系统对光纤非线性的容忍性.

关键词：光纤通信光正交频分复用数字相干叠加光纤非线性

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基于数字相干叠加的相干光OFDM系统研究

基于数字相干叠加的相干光OFDM系统研究

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作者：曾登科电子科技大学

学位级别：硕士

OFDM被人们熟知的优势包括很高的频谱效率,信道色散效应(CD,PMD)适应性以及频域操作的灵活性等等。然而,对光纤科尔非线性和激光器相位噪声的敏感性是光OFDM系统的两个固有缺陷。本次论文针对上述两个问题就基于DSP的数字相干叠加的相干... 详细信息

OFDM被人们熟知的优势包括很高的频谱效率,信道色散效应(CD,PMD)适应性以及频域操作的灵活性等等。然而,对光纤科尔非线性和激光器相位噪声的敏感性是光OFDM系统的两个固有缺陷。本次论文针对上述两个问题就基于DSP的数字相干叠加的相干光OFDM系统(DCS-CO-OFDM)展开研究,主要为长距离骨干网和接入网应用提供技术参考。论文的主要内容以及创新点如下:1、介绍了光OFDM的研究背景,重点阐述光OFDM、长距离光传输中的非线性抑制、光纤系统的相位噪声三个方面的研究进展。第二章介绍了光OFDM的相关理论基础和仿真平台。解释了光信噪比和非线性相移等基础的评价参数,根据数学模型分析了非线性薛定谔方程的微扰理论以及非线性传递函数。2、实现了一种基于相位共轭双子波的OFDM系统(PCTW-OFDM)。不同于以往控制非线性传输函数?(?)分布的研究,PCTW利用对称的色散分布,使得?(?)近似一个实数。这时候根据非线性薛定谔方程微扰理论,PCTW的非线性失真有反相关性,相干叠加之后非线性得以消除。在3200km光纤的传输后验证了PCTW-OFDM在最佳入纤功率点相比传统PDM-OFDM系统6dB的ESNR提升。3、在色散波动的情况下,验证了PCTW-OFDM相比单载波的PCTW明显更大的电色散容忍度。而且OFDM子载波码元周期越长,实现的非线性方差消除就越理想。在难以把握长距离光纤累积色散量的场景下,验证OFDM-PCTW在非线性消除方面更强的色散适应性。做出与单载波PCTW系统非线性方差减少受PMD影响的对比,验证了PCTW-OFDM对于PMD的鲁棒性。4、采用维纳过程作为相位噪声的数学模型,推导PCTW-OFDM的ICI噪声功率,定量分析DCS-OFDM系统的ICI功率消除比例,并且分析了四阶ICI功率和激光器线宽与OFDM子载波的符号速率比值之间的关系。然后验证PCTW-OFDM系统的激光器线宽容忍度在FEC阈值附近相干叠加之后提高了一个量级。5、根据ESNR和激光器线宽的关系曲线从两个方面验证了前述的ICI理论推导:第一是ESNR都与激光器线宽是线性关系,第二是ICI消除的效果随着更高的激光器线宽而减弱。最后分析一个16QAM-DCS-OFDM系统,验证了相同频谱效率的高阶调制(16QAM)DCS系统在特定的应用场景下相位噪声的容忍度优于传统的4QAM-OFDM。

关键词：光正交频分复用数字相干叠加光纤非线性相位噪声

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CO-OFDM系统中抑制相位噪声技术研究

CO-OFDM系统中抑制相位噪声技术研究

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作者：陈雪梅电子科技大学

学位级别：硕士

相干光正交频分复用系统(CO-OFDM)结合了相干接收和OFDM两者的优点,因此,在大容量传输领域受到广泛关注。然而,OFDM对相位噪声较为敏感,因为相位噪声导致的载波间干扰(ICI)及公共相位误差(CPE)使得系统的传输性能降低。随着数字信号处理... 详细信息

相干光正交频分复用系统(CO-OFDM)结合了相干接收和OFDM两者的优点,因此,在大容量传输领域受到广泛关注。然而,OFDM对相位噪声较为敏感,因为相位噪声导致的载波间干扰(ICI)及公共相位误差(CPE)使得系统的传输性能降低。随着数字信号处理(DSP)技术的高速发展,现已有诸多方法用于补偿激光器线宽引起的线性相位噪声,如导频、训练序列等。同时,现已有很多算法可以减小光纤非线性引起的非线性相位噪声,如数字预补偿、反向传播方法等。但是,这些方法实现成本一般较高,或者DSP计算复杂度较高。本文提出的数字相干叠加算法(DCS)是一种以牺牲一半频谱效率为代价来对抗系统相位噪声的方法。具体实现方法是在发送端,用OFDM信号实部驱动偏置在零点的马赫-曾德尔调制器(MZM),此时产生的OFDM信号在频域满足Hermitian对称。在接收端,先经过传统的OFDM信号处理后,再将OFDM子载波对进行DCS处理,即取共轭再相加。本文所用算法有易于实现以及计算复杂度低两个优点,我们将其用于CO-OFDM系统中:1.提出将DCS算法应用于CO-OFDM系统,在发送端只需要一个MZM,这相对于传统的I/Q调制而言更为简单。此算法可以有效的减小由激光器线宽带来的线性相位噪声以及由光纤非线性带来的非线性相位噪声引起的载波间干扰(ICI)。通过仿真和实验验证了使用DCS的CO-OFDM系统较使用I/Q调制的传统CO-OFDM系统有更好的传输性能。2.提出对称色散补偿下DCS算法能有效消除CO-OFDM系统的一阶非线性失真,进而提高系统对光纤非线性的容忍性。仿真中,5通道的WDM-PDM-CO-OFDM系统的每个通道传输4-QAM映射的71.53 Gbit/s信号在光纤中传输400 km,首先,通道间隔为25 GHz,与传统CO-OFDM系统相比,色散补偿前后,使用DCS后的CO-OFDM系统的信噪比(SNR)分别提升了6.02 dB和9.05 dB,最佳入纤光功率均增大了2 dB;其次,通道间隔为50 GHz,色散补偿前后,SNR分别提升了4.9 dB和8.75 dB。在PDM-CO-OFDM仿真系统中,传输1600 km和3200 km后系统的最优入纤光功率分别增加了2 dB和3 dB,系统最大SNR改善程度分别为7.24 dB和5.24 dB。

关键词：相干光正交频分复用相位噪声数字相干叠加光纤非线性

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