【摘要】：作為上層網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的承載者,光纖通信網(wǎng)絡(luò)必須不斷提升網(wǎng)絡(luò)容量、改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以應(yīng)對日益增長的帶寬需求和業(yè)務(wù)種類。網(wǎng)絡(luò)容量的提升主要依靠更高的信號波特率,更高階的調(diào)制格式及更復(fù)雜的復(fù)用方式來實(shí)現(xiàn)。上層業(yè)務(wù)的增多也驅(qū)使著光網(wǎng)絡(luò)從單一的信息傳輸管道向多功能多層次的靈活光網(wǎng)絡(luò)(Flexible Optical Network,FON)演進(jìn)。面對網(wǎng)絡(luò)特征的變化,傳統(tǒng)基于光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的信號處理技術(shù)存在速率瓶頸、格式不透明、轉(zhuǎn)換效率低及成本昂貴等問題。全光信號處理技術(shù)有效地避免了傳統(tǒng)基于光電轉(zhuǎn)換信號處理技術(shù)的諸多問題,是未來全光FON實(shí)現(xiàn)的重要支撐力量。相位敏感放大器(Phase-sensitive Amplifier,PSA)技術(shù)以其獨(dú)特的相位敏感特性成為光矢量信號處理的有力工具。基于PSA的諸多全光矢量信號處理技術(shù)如矢量信號再生、調(diào)制格式轉(zhuǎn)換、低噪放大、全光相位量化,全光正交分解等近年來被國內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)提出并研究,具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文主要針對基于相敏放大的全光矢量信號處理關(guān)鍵技術(shù)展開研究,主要的研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)有:1、提出了一種基于PSA的正交相移鍵控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)向二進(jìn)制相移鍵控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)的格式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)方案,實(shí)現(xiàn)了信號一對一轉(zhuǎn)換的同時(shí)保證了原始信息的完整性。針對輸入光信噪比(Optical Signal-to-Noise Ratio,OSNR)為15 dB的QPSK信號,誤碼率(Bit Error Rate,BER)為10-3時(shí),轉(zhuǎn)換得到的BPSK信號的接收OSNR比QPSK改善了3.2 dB。該系統(tǒng)可有效改善信號的BER性能,從而延長信號的有效傳輸距離,可廣泛應(yīng)用于傳輸鏈路質(zhì)量突然惡化、不同光網(wǎng)絡(luò)間節(jié)點(diǎn)及軟件定義收發(fā)系統(tǒng)等場景。2、提出了一種基于PSA的可重構(gòu)全光節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)具有二維矢量再生與格式轉(zhuǎn)換復(fù)合功能。針對輸入的攜帶有噪聲的QPSK信號,該節(jié)點(diǎn)可選擇輸出二維再生之后的QPSK信號或是再生之后的PAM4信號。針對輸入OSNR為15 dB的QPSK信號,在BER為10-3時(shí),與輸入QPSK信號相比,再生之后的QPSK信號的接收OSNR改善了 2 dB,轉(zhuǎn)換之后的PAM4信號接收OSNR改善了 1.3 dB。該節(jié)點(diǎn)可應(yīng)用于長距離傳輸網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)或長距與短距光網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)。3、提出了一種針對光矢量信號的正交分解系統(tǒng),并在HNLF與SOA兩種光學(xué)介質(zhì)中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)基于單個(gè)PSA結(jié)構(gòu)同時(shí)提取出輸入光矢量信號的同相與正交分量,且提取后的同相與正交分量的波長和偏振狀態(tài)與輸入光矢量保持一致。同時(shí)仿真驗(yàn)證了針對方形QAM信號的分解,16/32/64 QAM信號分別被分解成了兩路PAM4/PAM6/PAM8信號。該系統(tǒng)可作為基本功能單元,應(yīng)用于未來靈活光網(wǎng)絡(luò)對光矢量信號的全光靈活控制與處理之中。
【圖文】：

靈活光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與全光信號處理技術(shù)逡逑引言中提到由于受到上層網(wǎng)絡(luò)帶寬需求和業(yè)務(wù)種類增多的驅(qū)使，光網(wǎng)成了多維度復(fù)合功能的ＦＯＮｍ。ＦＯＮ的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖ｌ－ｌＰ］所示，從，ＦＯＮ包括核心網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等一系列不同結(jié)構(gòu)不網(wǎng)絡(luò)［３］。從信號調(diào)制格式看，傳統(tǒng)采用的如二進(jìn)制啟閉鍵控（Ｏｎ－ＯｆＴＫ）和二進(jìn)制相移鍵控（ＢｉｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ，ＢＰＳＫ）等信號格式階的矢量信號格式取代，如多階脈沖振幅調(diào)制（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋Ｐｕｌｓｅ邋Ａｍｐｕｌａｔｉｏｎ，邋ＭＰＡＭ）、多階相移鍵控（Ｍ－ａｒｙ邋Ｐｈａｓｅ邋Ｓｈｉｆｔ邋Ｋｅｙｉｎｇ，ＭＰＳＫ）幅度調(diào)制（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋Ｑａｕｄｒａｔｕｒｅ邋Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ邋Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，邋ＭＱＡＭ）等。多方式也被采用以尋求更高的頻譜利用率，如偏振復(fù)用（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ邋Ｄｉｉｐｌｅｘｉｎｇ，，邋ＰＤＭ），波分復(fù)用（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＷＤＭ），（Ｍｏｄｅ邋Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋Ｍｕｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＭＤＭ），空分復(fù)用（Ｓｐａｃｅ邋Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋ＭｕｔｉｐＭ）等。逡逑Ｍｕｌｔｉｃａｓｔｉｎｇ邋＆逡逑

如圖１－２所示為光網(wǎng)絡(luò)中主要調(diào)制技術(shù)演進(jìn)Ｗ，可以看到，隨著網(wǎng)逡逑絡(luò)容量需求的增長，光網(wǎng)絡(luò)中所采用的主要調(diào)制格式己由最初的單波長２．５邋Ｇｂｐｓ逡逑的００Ｋ信號演進(jìn)成了目前單波長４００Ｇｂｐｓ的ＰＤＭ－ＭＱＡＭ信號。５Ｇ時(shí)代下的逡逑光傳送技術(shù)按照傳輸距離可分為兩大類［５］：短距離網(wǎng)絡(luò)中的非相干傳輸和中長距逡逑離網(wǎng)絡(luò)中的相干傳輸技術(shù)。此處的中長距離的相干傳輸技術(shù)可認(rèn)為是核心網(wǎng)、城逡逑域網(wǎng)等普遍采用的ＭＱＡＭ和相干接收技術(shù)，如圖１－２中所示。隨著信號調(diào)制格逡逑式的逐漸升高、信號波特率的上升和對光矢量越來越復(fù)雜的復(fù)用方式，帶來的另逡逑一個(gè)問題是信號傳輸距離的下降。這也是到目前為止４００Ｇ長距離網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)傳逡逑輸方案仍懸而未決的原因。目前超大容量信號的長距離傳輸主要依靠具有前向糾逡逑錯和相干接收等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，然而隨著信號容量的持續(xù)上漲，現(xiàn)存的技術(shù)可能會無逡逑法繼續(xù)維持如此長距離的信號傳輸。全光信號處理技術(shù)的引入可有效的緩解大容逡逑量信號的長距離傳輸這一問題。目前限制信號傳輸距離的因素主要有兩個(gè)，傳輸逡逑信道的衰減和多種因素引起的二維噪聲。針對信道衰減，可利用拉曼光放大器或逡逑是基于ＰＳＡ的低噪放大思想以改善目前采用的摻輯光纖放大器（Ｅｒｂｉｕｍ邋Ｄｏｐｅｄ逡逑Ｆｉｂｅｒ邋Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，邋ＥＤＦＡ）性能。另外目前研究火熱的基于ＰＳＡ的信號再生方案也逡逑可有效抑制信號的二維噪聲以延長信號傳輸距離。逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.1

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本文編號：2689600