偏振復(fù)用相干光纖通信論文范文

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1工作原理

提出了兩級(jí)自適應(yīng)色散估計(jì)算法，該算法結(jié)合了ACSPW算法和M－CMA算法的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了相互的不足，使本算法總體的計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，CD值估計(jì)精度有所提升。圖1是該算法流程圖，第一級(jí)使用ACSPW算法，利用（1）式和（2）式得到功率信號(hào)自相關(guān)結(jié)果，式中IFFT（•）表示快速逆傅里葉變換，F(xiàn)FT（•）表示快速傅里葉變換，conj（•）表示復(fù)共軛，R（n）為自相關(guān)函數(shù)。通過監(jiān)控圖2中自相關(guān)波形峰值點(diǎn)，利用（3）式換算得到鏈路累積色散Dl［15－16］。但是鏈路累積色散Dl存在較大誤差，例如，比特率為f＝28G，信號(hào)二倍采樣fs＝56G，Ts＝1／fs＝17．85ps，τ＝n＊Ts，n為自相關(guān)函數(shù)的下標(biāo)，T為脈沖寬度，得到的鏈路累積色散Dl的分辨率約為80ps／nm。因此將該算法作為粗色散估計(jì)。

2實(shí)驗(yàn)和仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證該算法的可行性，在OPTSIM仿真軟件中，搭建了112Gb／s的偏分復(fù)用非歸零四相相移鍵控（PDM－NRZ－QPSK）系統(tǒng)，如圖3所示。波長(zhǎng)為1550nm的連續(xù)（CW）光通過偏振分束器（BPS）分為兩個(gè)相互垂直的偏振態(tài)，并且通過兩個(gè)IQ調(diào)制器將速率為28Gb／s的一段（如215－1）偽隨機(jī)序列（PRBS）分別調(diào)制到兩個(gè)偏振態(tài)上。然后通過偏振耦合器（BPC）將兩個(gè)偏振態(tài)耦合到光纖中，得到112Gb／sPDM－QPSK的信號(hào)。信號(hào)經(jīng)過單模光纖（SMF）和摻鉺光纖放大器（EDFA）傳輸后進(jìn)入接收端，此時(shí)光信號(hào)通過BPS分為兩束正交的偏振光，兩束偏振光與本地振蕩光（LO）分出的兩束正交的偏振光，一起分別送入兩個(gè)90°光混頻器中進(jìn)相干檢測(cè)，經(jīng)過平衡光電探測(cè)器（PD）得到電信號(hào)，電信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）進(jìn)行二倍采樣，最后送入DSP模塊中，使用提出的兩級(jí)自適應(yīng)色散補(bǔ)償算法對(duì)整個(gè)鏈路的累積CD值進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償。這里光纖的色散因子、損耗以及非線性系數(shù)分別為16ps／（nm•km）、0．2dB／km和1．267W－1•km－1。圖4為接收功率在－0．985dBm條件下，ACSPW算法與新算法補(bǔ)償前后的星座圖。從圖4（a）和（d）可以看出原始信號(hào)經(jīng)過1000km單模光纖后，由于色散的作用使得解調(diào)后的信號(hào)完全失真。而分別通過ACSPW算法以及本文算法處理后，可以發(fā)現(xiàn)色散可以有效地進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)比（b）、（c）以及（e）、（f）可以看出，新算法補(bǔ)償?shù)男亲鶊D更好，說明色散值估計(jì)得更加準(zhǔn)確，在后端使用非線性補(bǔ)償?shù)人惴梢愿玫氐玫絈PSK信號(hào)。

圖5為新算法與ACSPW算法在200～3000km單模光纖傳輸時(shí)，接收功率為－0．985dBm條件下，測(cè)試得到的色散值估計(jì)精度對(duì)比圖。圖5（a）為不同光纖長(zhǎng)度下兩種算法估計(jì)的色散值與實(shí)際值對(duì)比圖，可以觀測(cè)到新算法與實(shí)際值很接近，說明算法的估計(jì)精度比較高；圖5（b）是新算法與ACSPW算法色散估計(jì)誤差值對(duì)比圖，可以發(fā)現(xiàn)ACSPW算法估計(jì)的誤差值呈現(xiàn)的是鋸齒狀的量化誤差值。這個(gè)現(xiàn)象可以通過（3）式解釋，例如，比特率為f＝28G，信號(hào)二倍采樣fs＝56G，Ts＝1／fs＝17．85ps，τ＝n＊Ts，則τ的分辨率為17．85ps，此時(shí)利用（3）式換算得到累積色散的分辨率約為80ps／nm，造成色散估計(jì)值與實(shí)際值呈現(xiàn)鋸齒型誤差。由此看出此算法的色散估計(jì)精度不高，最大誤差值為129ps／nm。然而所提出的新算法誤差值范圍為－8ps／nm到＋35ps／nm，較大程度上減小了誤差，使色散估計(jì)值更為精確。為了更為清楚地說明補(bǔ)償算法的性能，還測(cè)量了傳輸1000km后的誤碼率（BER），如圖6所示。在參考誤碼率為10－2時(shí)，對(duì)比傳統(tǒng)ACSPW，新算法的功率罰改善8dB，這表明信號(hào)質(zhì)量得到了極大的提高。

3結(jié)論

提出了兩級(jí)自適應(yīng)色散估計(jì)算法，可以很好地監(jiān)測(cè)傳輸鏈路的累積色散值，仿真結(jié)果表明，新算法色散估計(jì)的誤差在－8～＋35ps／nm，而ACSPW算法誤差最大值達(dá)到129ps／nm，在參考誤碼率為10－2時(shí)，對(duì)比傳統(tǒng)ACSPW算法，本文算法的功率罰改善8dB，說明該算法色散估計(jì)的精度相比于ACSPW算法具有很大提升，與M－CMA誤差搜索算法精度一樣，但是復(fù)雜度比M－CMA誤差搜索算法小。該方法具有算法簡(jiǎn)單、高精度、超大色散監(jiān)測(cè)范圍等優(yōu)點(diǎn)，適用于長(zhǎng)距離、動(dòng)態(tài)的、鏈路色散未補(bǔ)償?shù)南喔?a href="http://www.ruiyinglinkage.com/txcb/gqtxlw/661190.html" target="_blank">光纖通信系統(tǒng)。

作者：蔣林閆連山易安林陳智宇盤艷潘煒羅斌單位：西南交通大學(xué)信息光子與通信研究中心