本文關(guān)鍵詞：基于逆散射方法的光纖非線性補(bǔ)償技術(shù)研究

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【摘要】：近年來,隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展,廣大民眾對信息的需求呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。因此要求現(xiàn)有的城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)能夠承載更大容量的數(shù)據(jù)傳輸。光纖通信技術(shù)以其大帶寬(大于20 THz)、低損耗(小于0.2 dB/km)、低成本、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn),使其成為目前主流的有線通信方式。然而光纖并不是一種理想的傳輸媒介,信號在光纖中傳輸會受到色度色散、偏振模式色散、非線性效應(yīng)等因素的影響。相干光通信與數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展與完善,使得傳輸中所受到的線性和非線性失真都可以得到補(bǔ)償。由于非線性效應(yīng)的隨機(jī)特性,使得其補(bǔ)償難度加大,目前非線性效應(yīng)還不能實(shí)時(shí)有效的補(bǔ)償。本文以逆散射方法抑制非線性效應(yīng)為研究主線。主要研究內(nèi)容如下：首先,介紹了相干光通信系統(tǒng)的組成原理,重點(diǎn)介紹了IQ調(diào)制原理和相干解調(diào)原理,并進(jìn)行了相關(guān)的理論分析。同時(shí)對逆散射理論進(jìn)行了研究與理論推導(dǎo)。并且利用VPItransmissionMakerTM仿真平臺搭建了相干光通信傳輸仿真系統(tǒng)。其次,研究了基于非線性頻譜管理的非線性預(yù)補(bǔ)償算法。運(yùn)用該算法對輸入信號進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償處理,實(shí)現(xiàn)線性譜與非線性譜的均衡,以此來抑制非線性效應(yīng)對信號的不利影響。仿真結(jié)果表明,在傳輸距離為3600 km,非線性系數(shù)為1.27w-1·km-1,光纖損耗為0.2 dB/km的情況下,不考慮ASE噪聲時(shí),本文所研究的非線性預(yù)補(bǔ)償算法相對于僅補(bǔ)償色散情況最高可提高2.02 dB；若考慮ASE噪聲(噪聲指數(shù)5 dB),該算法最高可達(dá)1.79 dB的非線性抑制效果。并且激光器線寬對該算法影響不大。最后,研究了基于非線性傅里葉變換的非線性預(yù)補(bǔ)償算法。對發(fā)射信號進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償,消除信號非線性譜中的非線性分量,以此來抑制非線性效應(yīng),提高信號傳輸質(zhì)量。本文分別仿真了QPSK和16QAM兩種調(diào)制格式的信號在光纖中的傳輸。仿真結(jié)果表明,該算法對這兩種調(diào)制格式所受到的非線性效應(yīng)都有很好的抑制效果。與僅補(bǔ)償色散算法相比,對于QPSK信號,理想條件下,系統(tǒng)性能最高可提高1.72 dB；僅考慮光纖損耗時(shí),系統(tǒng)性能最高可提高2.33 dB；同時(shí)考慮光纖損耗和放大器噪聲時(shí),系統(tǒng)吸能最高可提高2.11 dB。對于16QAM信號,在傳輸距離為2400 km情況下,該算法最高可達(dá)1.24 dB的非線性抑制效果。
【關(guān)鍵詞】：光纖通信 相干接收 逆散射方法 非線性傅里葉變換 非線性效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 研究背景與目的11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 主要工作與結(jié)構(gòu)安排14-16
• 1.3.1 本課題主要工作14
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第2章 長距離光通信系統(tǒng)及逆散射理論16-30
• 2.1 相干光通信原理16-18
• 2.1.1 IQ調(diào)制原理16-17
• 2.1.2 相干接收原理17-18
• 2.2 光纖信道18-22
• 2.2.1 光纖損耗19-20
• 2.2.2 信道噪聲20
• 2.2.3 色度色散20-21
• 2.2.4 非線性效應(yīng)21-22
• 2.3 逆散射理論22-29
• 2.3.1 非線性薛定諤方程的線性條件23-25
• 2.3.2 前向非線性傅里葉變換及其基本性質(zhì)25-27
• 2.3.3 逆向非線性傅里葉變換27-28
• 2.3.4 非線性譜的演化過程28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 基于非線性頻譜管理的非線性預(yù)補(bǔ)償算法30-40
• 3.1. 發(fā)送端信號預(yù)補(bǔ)償處理30-34
• 3.1.1 預(yù)補(bǔ)償算法原理30-32
• 3.1.2 預(yù)補(bǔ)償算法仿真實(shí)現(xiàn)32-34
• 3.2 非線性抑制原理34-35
• 3.3 VPI仿真分析35-39
• 3.3.1 無損無躁時(shí)的仿真結(jié)果分析35-37
• 3.3.2 僅有光纖損耗時(shí)的仿真結(jié)果分析37-38
• 3.3.3 同時(shí)存在光纖損耗和噪聲時(shí)的仿真結(jié)果分析38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 基于非線性傅里葉變換的非線性預(yù)補(bǔ)償算法40-51
• 4.1 預(yù)補(bǔ)償算法原理40-41
• 4.2 預(yù)補(bǔ)償算法實(shí)現(xiàn)41-45
• 4.2.1 Ablowitz-Ladik離散法41-42
• 4.2.2 預(yù)補(bǔ)償算法仿真分析42-45
• 4.3 QPSK信號仿真分析45-49
• 4.3.1 不存在光纖損耗和放大器噪聲時(shí)46-47
• 4.3.2 僅存在光纖損耗時(shí)47-48
• 4.3.3 同時(shí)存在光纖損耗和放大器噪聲時(shí)48-49
• 4.4 16QAM信號仿真分析49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 結(jié)論與展望51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻(xiàn)53-57
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文57

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