WDM系统中偏振模色散缓解与补偿的研究

摘要

目前，波分复用（WDM）系统多信道偏振模色散（PMD）补偿仍然是一个难题，如何有效的消除PMD对系统的影响成为光纤通信领域的一个研究热点。根据多信道的最差信道补偿方案，将粒子群优化（PSO）算法用于多信道的PMD补偿，只采用一个补偿器，在补偿最坏信道的同时保障其它信道的性能；将新型调制格式（DPSK、DQPSK）引入WDM系统多信道PMD补偿系统，与传统OOK调制格式相比取得了很好的PMD缓解效果；将FEC技术中的RS纠错码应用于多信道PMD补偿系统并取得了很好的性能；提出一个基于偏时编码（PTC）技术与Turbo纠错码的PMD补偿新方案，取得了很好的PMD的缓解性能和对系统误码率的改善性能。简而言之，将先进的PMD补偿技术与PMD缓解技术（包括新型调制技术、FEC技术、PTC技术）有机动态地结合，给出了高速率长距离WDM系统中偏振模色散更完善的解决方案，具有一定的理论意义和实用价值。论文的主要工作如下： 1、简明扼要回顾总结了偏振模色散的产生机理和补偿方式，以及以偏振度（DOP）为反馈信号的研究。 2、根据最差信道补偿方案，将PSO算法用于2×40Gbit/s的PMD补偿系统仿真模型。仿真得到两信道补偿前后DOP值、剩余DGD值和眼图，取得了很好的补偿效果。将新型调制格式（DPSK、DQPSK）引入WDM系统多信道PMD补偿与缓解系统，与传统OOK相对比具有很好的PMD缓解性能，并且DPSK和DQPSK的接收灵敏度提高了3dB。另外，相同码元速率下，DQPSK在获得与DPSK几乎相同性能的同时系统容量却是DPSK的两倍。 3、介绍了FEC技术中的RS码的编码和解码原理，并将RS码用WDM多信道PMD补偿系统的纠错性能研究等，并进行了数值模拟和具体讨论，仿真结果发现RS纠错码降低了系统的误码率，提高了系统对色散、Q值等的容忍度，有利于信道高速率长距离的传输。 4、建立了一个基于Turbo纠错码和偏时编码（PTC）技术的补偿PMD新方案，并进行数值模拟。仿真结果发现偏时编码技术消除了PMD对系统的影响，而Turbo纠错码更加降低了系统的误码率，总体取得了很好的性能。另外，采用该系统时的Alamouti码的误码率性能最好，VBLAST码和Golden码具有相似的性能，并且VBLAST码和Golden码的性能比Alamouti码的性能差了3dB，然而Alamouti码的码率却仅为VBLAST码或Golden码的一半。QPSK调制的系统性能同BPSK调制的性能十分相似，唯一的不同是QPSK调制的性能相对于BPSK调制有3dB的优势。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1偏振模色散的研究进展

1.2前向纠错技术对光传输系统性能的影响

1.3空时编码技术的发展及其分类

1.4本论文的结构安排

参考文献

第二章 偏振模色散的基本理论与补偿原理

2.1偏振模色散的产生机理

2.2偏振模色散补偿方式概述

2.3反馈法光补偿中的偏振模色散补偿技术

2.3.1偏振模色散补偿单元方案选择

2.3.2偏振模色散监控信号提取方案选择

2.3.3以偏振度作为反馈信号

2.4本章小结

参考文献

第三章WDM系统中多信道PMD补偿研究

3.1 PSO算法用于WDM系统多信道PMD补偿

3.2粒子群优化算法(PSO)

3.2.1 PSO算法的基本原理

3.2.2 PSO算法中速度更新的方式

3.2.3 PSO算法中邻近个体组的拓扑结构

3.3 PSO算法用于WDM系统多信道PMD补偿的性能研究

3.3.1两信道PMD补偿系统的码型选取及参数设置

3.3.2不同调制格式下WDM系统PMD补偿的模拟结果及分析

3.4其它补偿与缓解方案

3.4.1共享PMDC补偿法

3.4.2引入FEC的WDM系统用D-FPS对信道同时进行PMD缓解法

3.5本章小结

参考文献

第四章 RS码用于WDM的系统性能分析

4.1 RS码的编译码原理

4.1.1 RS码的编码原理

4.1.2 RS码的译码原理

4.2 RS码的纠错性能

4.2.1 RS码的理论纠错能力

4.2.2不同开销的RS码的纠错性能比较

4.3 WDM系统中FEC纠错性能的研究

4.3.1 FEC应用于WDM系统的实现框图

4.3.2 FEC参数设置

4.3.3分析FEC光传输系统性能的模型

4.4WDM系统中FEC性能的仿真结果

4.5本章小结

参考文献

第五章基于PTC技术与Turbo纠错码的PMD补偿新方案

5.1 Turbo码的编译码原理

5.1.1 Turbo码的编码器结构

5.1.2 Turbo码译码器结构

5.1.3 Turbo码的软判决译码算法

5.2空时编码技术

5.2.1Alamouti码

5.2.2 VBLAST码

5.2.3 Golden码

5.3基于空时编码技术与Turbo纠错编码的PMD补偿系统模型

5.3.1空时编码的系统模型

5.3.2系统的信道模型

5.3.3基于空时编码技术与Turbo纠错编码的系统模型

5.4数值模拟结果分析

5.5本章小结

参考文献

攻读硕士期间发表论文情况

致 谢