（電磁場(chǎng)與微波技術(shù)專業(yè)論文）wdm超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中新型光調(diào)制格式的研究.pdf

北京郵電大學(xué)碩：l 學(xué)位論文 w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中新型光調(diào)制格式的研究 摘要 在各類通信技術(shù)中，光纖媒質(zhì)所具有的傳輸帶寬大、傳輸損耗低、 抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，使光通信技術(shù)始終在通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中占據(jù) 著主導(dǎo)地位，并承載著通信網(wǎng)絡(luò)中8 0 以上的信息流量。其中，w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)通過(guò)使用密集波分復(fù)用( d w d m ) 和高速時(shí)分復(fù) 用( e t d m ) ，能夠有效降低每比特每公里的價(jià)格，同時(shí)保持系統(tǒng)的 靈活性和彈性。 目前w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)面臨著許多極限性的挑戰(zhàn)，如光信 噪比( o s n r ) 低，色散、非線性效應(yīng)影響嚴(yán)重，存在串?dāng)_等等，需 要綜合采用各種先進(jìn)的技術(shù)來(lái)克服這些障礙。而其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)就 是采用新型光調(diào)制技術(shù)。 首先，本文對(duì)光調(diào)制格式的基本概念進(jìn)行了描述，并從信息攜帶 的角度對(duì)光調(diào)制格式進(jìn)行了分類，并列出了當(dāng)前一些在大容量長(zhǎng)距離 t b s 級(jí)的傳輸實(shí)驗(yàn)中所使用的調(diào)制格式。 然后，介紹了與光調(diào)制格式相關(guān)的器件及其數(shù)學(xué)模型、仿真算法， 并介紹了我們?cè)趍 a t l a b 軟件平臺(tái)上所構(gòu)建的單信道傳輸仿真系統(tǒng)和 w d m 超長(zhǎng)距離傳輸仿真系統(tǒng)。 隨后，本文介紹了兩類主要的光調(diào)制格式：基于強(qiáng)度調(diào)制的光調(diào) 制格式和基于相位調(diào)制的光調(diào)制格式，包括：n r z 、h r z 、f r z 、c s r z 、 s s b 、a m 。p s k 、p b s t ，和h r z d p s k 、f r z d p s k 、c s r z d p s k 、 d q p s k 。詳細(xì)分析了這些調(diào)制格式的原理，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)結(jié)構(gòu)， 并分別給出了它們?cè)诎l(fā)射端、經(jīng)過(guò)單信道傳輸和經(jīng)過(guò)w d m 超長(zhǎng)距離 傳輸后的眼圖與頻譜。同時(shí)利用仿真中求得的誤碼率，對(duì)所研究的光 調(diào)制格式進(jìn)行了全面的比較和分析。 最后，針對(duì)w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中完全不等間隔信道指配問(wèn) 題，本文研究了一種啟發(fā)式算法( 粒子群算法，p s o ) ，通過(guò)對(duì)這種 算法深入理解和討論，本文提出了一種改進(jìn)策略，能夠有效的避免過(guò) 早落入局部最優(yōu)中，又能保持算法的簡(jiǎn)單性。 關(guān)鍵詞：光調(diào)制強(qiáng)度調(diào)制差分相位調(diào)制w d m 超長(zhǎng)距離傳輸 系統(tǒng)粒子群算法 北京郵電大學(xué)預(yù)= 匕學(xué)位論文摘要 n e w o p t i c a lm o d u l a t i o nf o r m a t si n w d m u l t r a - - l o n g - - h a u ls y s t e m s a b s t r a c t b e c a u s eo ft h e r a p i dg r o w t ho fc a p a c i t yr e q u i r e m e n to nl o n g d i s t a n c et r a n s m i s s i o n ，f i b e r o p t i ct e l e c o m m u n i c a t i o n sa r ea d v a n c i n gi n t o h i g hd a t ar a t ea n dw a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ( w d m ) i no r d e rt o m a x i m i z et h es y s t e mc a p a c i t ya n dm i n i m i z et h ep e r f o r m a n c ed e g r a d a t i o n c a u s e db yt r a n s m i s s i o ni m p a i r m e n t s ，s y s t e md e s i g na n do p t i m i z a t i o na r e i m p o r t a n t s i m i l a rt oo t h e rc o m m u n i c a t i o ns y s t e m s ，s i g n a lm o d u l a t i o n f o r m a ti sak e yi s s u e ，w h i c hd e t e r m i n e st r a n s m i s s i o nq u a l i t ya n ds p e c t r a l e f f i c i e n c y t h i s p a p e rg a v ead e s c r i p t i o n a b o u tt h e c o n c e p t i o n s o fo p t i c a l m o d u l a t i o n f o r m a t ，a n dc l a s s i f i e d t h e mb yc a r r i e rm o d e t h r o u g h c o n s t r u c t i n gs i m u l a t i o ns y s t e m so nw d mu l t r a l o n g - h a u lt r a n s m i s s i o n ， w es t u d i e da n dd i s c u s s e dt h et w om a i nk i n d s ：a m p l i t u d e s h i f tk e y i n g ( a s k ) a n dd i f f e r e n t i a lp h a s e s h i f t k e y i n g ( d p s k ) w ea n a l y z e dt h e p r i n c i p l e ，t h es t r u c t u r e so f t r a n s m i t t e ra n dr e c e i v e r , a n dt h eb i te r r o rr a t e ( b e r ) o ne v e r yo p t i c a lm o d u l a t i o nf o r m a t s ：n o n r e t u r n t o z e r o ( r , r r z ) ， h a l f 仔e q u e n c ym o d u l a t e dr z ( h r z ) ，f u l lf r e q u e n c ym o d u l a t e dr z ( f r z ) ， c a r r i e rs u p p r e s s e dr z ( c s r z ) ，s i n g l es i d e b a n dr z ( s s b ) ，d u o b i n a r y a m p l i t u d e m o d u l a t e dp h a s es h i f t k e y i n gm o d u l a i o n ( a m p s k ) ， p h a s e s h a p e db i n a r y ( p s b t ) ，h r z d p s k ，f r z d p s k ，c s r z d p s k ， d i f f e r e n t i a lq u a d r a t u r ep h a s es h i f tk e y i n gm o d u l a t i o n ( d q p s k ) i no r d e rt os o l v et h ep r o b l e ma b o u tt h ec h a n n e la l l o c a t i o no fw d m s y s t e m ，p a r t i c l es w a r mo p t i m i z a t i o n ( p s o ) a l g o r i t h mw a si n t r o d u c e d a l t h o u g ht h eo r i g i n a lp s oa l g o r i t h mi se a s yt ot r a pi n t os u b - o p t i m a ，w e p r o p o s e d an e wm o d i f i e dp s ot oa v o i ds u b o p t i m ab u t k e e pt h e s i m p l i c i t y a tt h es a n l et i m e t h i si st h ef i r s tt i m et oi n t r o d u c et h e c o n c e p t i o no fc o l l i s i o ni n t op s oa r i t h m e t i c s oi ti sc a l l e dc o l l i s i o np s 0 k e yw o r d s ：o p t i c a lm o d u l a t i o n ，a s k ，d p s k ，w d m ，u l h ，p s o 北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論 第一章緒論 1 1 光網(wǎng)絡(luò)背景介紹 通信技術(shù)的發(fā)展日新月異，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)和國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的普及，數(shù)據(jù)業(yè) 務(wù)以及各種寬帶接入技術(shù)的飛速發(fā)展都給今天的通信網(wǎng)絡(luò)提出了革命性的要求， 并給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)模式、整體架構(gòu)及業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)方式、組網(wǎng)形態(tài)、業(yè)務(wù)能 力等諸多方面都帶來(lái)了深遠(yuǎn)的影響。 從上個(gè)世紀(jì)9 0 年代初以來(lái)，全球向信息密集的工作方式和生活方式的轉(zhuǎn)變， 推動(dòng)了通信行業(yè)的發(fā)展。社會(huì)的信息化使得人們對(duì)通信容量的要求日益增加，這 種需求主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上，自從1 9 9 8 年公用網(wǎng)中的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)量超過(guò)了 電話通信業(yè)務(wù)量，互聯(lián)網(wǎng)通信業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)率從每年4 5 上升到1 0 0 。據(jù)統(tǒng)計(jì) 未來(lái)全業(yè)務(wù)服務(wù)中每一用戶需要的帶寬可能超過(guò)1 0 0 m h z 。在這種需求的推動(dòng) 下，作為現(xiàn)代主干網(wǎng)主要通信方式的光纖通信一直向著高速率、大容量和長(zhǎng)距離 的方向馬不停蹄地發(fā)展。 在這樣的背景下，雖然進(jìn)入2 1 世紀(jì)之后，全球電信業(yè)經(jīng)歷了高速增長(zhǎng)，下 滑，緩慢復(fù)蘇等各個(gè)階段，但光通信技術(shù)的發(fā)展始終日新月異。在光通信的容量 方面，從p d h 發(fā)展到s d h ，從1 5 5 m b s 發(fā)展到1 0 g b s ，4 0 g b s 已實(shí)現(xiàn)商用。 波分復(fù)用( w d m ) 技術(shù)的出現(xiàn)，大大提高了光通信的容量。目前3 2x1 0 g b s ( 即 3 2 0 g b s ) 的d w d m 系統(tǒng)已普遍應(yīng)用，1 6 0 x 1 0 g b s ( 即1 6 t b s ) 的系統(tǒng)也投入 了商用，實(shí)驗(yàn)室中超過(guò)1 0 t b s 的系統(tǒng)已在多家公司開(kāi)發(fā)出來(lái)。在光通信的傳輸 距離方面，t y c o 電信在2 0 0 3 年實(shí)現(xiàn)了3 7 3 t b s ( 3 7 3 1 0 g b s ) 傳輸實(shí)驗(yàn)，無(wú)電 中繼傳輸距離達(dá)到1 1 0 0 0 k m ，并于同年進(jìn)行了1 2 8 x1 0 g b i t s 系統(tǒng)野外實(shí)地傳輸 8 9 9 8 k m 的實(shí)驗(yàn)；2 0 0 4 年t y c o 電信在已鋪設(shè)的1 3 0 0 0 k m 色散斜率不匹配海底光 纜鏈路上進(jìn)行了9 6x1 0 g b sr z d p s k 信號(hào)傳輸試驗(yàn)。 此外，在組網(wǎng)方式上，開(kāi)始從簡(jiǎn)單的點(diǎn)到點(diǎn)傳輸向光層聯(lián)網(wǎng)方式前進(jìn)，改進(jìn) 組網(wǎng)效率和靈活性：從靜態(tài)聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始向智能化動(dòng)態(tài)聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展。光網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模 在迅速擴(kuò)展，光傳送網(wǎng)的角色從原來(lái)的大容量帶寬傳送轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┒说蕉说姆?wù) 連接。 1 2 光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì) 可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的公式來(lái)概括描述下一代光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)：下一代光網(wǎng)絡(luò) = a s o n 控制層面+ 多業(yè)務(wù)處理節(jié)點(diǎn)( m s t p ) + w d m 超長(zhǎng)距離傳輸( u l hw d m ) 。 北京郵電大學(xué)碗= b 學(xué)位論文 第一章緒論 1 、w d m 超長(zhǎng)距離傳輸 根據(jù)國(guó)內(nèi)關(guān)于w d m 系統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，我們可以把長(zhǎng)途光纖傳輸系統(tǒng)分為 常規(guī)長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)( l h ，l o n gh a u l ) 、超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)( u l h ，u l t r al o n g h a u l ) 。傳輸距離小于1 0 0 0 k m 的w d m 系統(tǒng)我們稱其為常規(guī)長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)， 傳輸距離大于1 0 0 0 k m 的w d m 系統(tǒng)稱為超長(zhǎng)距離傳輸( u l h ) 系統(tǒng)。 2 由于傳輸距離可以高達(dá)2 0 0 0 3 0 0 0 公里，w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì) 是顯而易見(jiàn)的，它可以減少電再生站、光放站的數(shù)量，延伸光放站之間的距離， 有效降低系統(tǒng)成本。因此w d m 超長(zhǎng)距離傳輸仍將是各大運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商致 力發(fā)展的項(xiàng)目，尤其對(duì)于中國(guó)這樣幅員遼闊的國(guó)家w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)將更 具實(shí)際意義，隨著初期投資成本的降低，其維護(hù)成本低的優(yōu)勢(shì)將更加明顯。此外， 由于w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)綜合應(yīng)用了多種先進(jìn)技術(shù)手段來(lái)提高系統(tǒng)的容量 和傳輸距離，并檢驗(yàn)和吸納新的技術(shù)，其積累的成果將福蔭于其他領(lǐng)域的傳輸系 統(tǒng)。 近年來(lái)，u l h 系統(tǒng)的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)正日漸成熟，目前國(guó)內(nèi)外相當(dāng)一部分廠家 已經(jīng)有了商用化的產(chǎn)品。據(jù)報(bào)道，美國(guó)的m c i 、c i e n a 和m i n t e r a 三家公司在m c i 現(xiàn)有的1 2 0 0 公里通信線路上聯(lián)合演示了傳輸速度達(dá)每秒4 0 g b 的超長(zhǎng)距離梧輸 系統(tǒng)。這三家公司稱這次演示的是全球第一個(gè)u l h 每秒4 0 g b 的網(wǎng)絡(luò)。而朗訊 公司開(kāi)發(fā)的l a m b d a x t r e m e 超長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)據(jù)報(bào)道能夠?qū)? 2 8 條1 0 g b i t s 光 信號(hào)傳送至4 0 0 0 k m ，中間無(wú)需放大器。對(duì)于6 4 條4 0 g b i t s 的光信號(hào)，傳輸距離 可達(dá)1 0 0 0 k m 。同時(shí)a l c a t e l 、c o r v i s 、n o r t e l 等公司也有了商用化產(chǎn)品。 在國(guó)內(nèi)，中興公司研發(fā)的大容量、超長(zhǎng)距離傳輸d w d m 系統(tǒng)容量可升級(jí)達(dá) 到1 6 0 x1 0 g b i t s ，波長(zhǎng)范圍覆蓋c + l 波段，可在g 6 5 2 光纖的環(huán)路平臺(tái)上實(shí)現(xiàn) 超過(guò)5 0 0 0 k m 的無(wú)電中繼傳輸。烽火公司研發(fā)的超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)覆蓋c + l 波 段，系統(tǒng)容量可升級(jí)達(dá)到1 6 0 x10g b i t s ，直線傳輸距離可以達(dá)到3 0 4 0 k m 。華 為公司也宣布研制成功了w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)，據(jù)報(bào)道在業(yè)務(wù)容量為4 0 x 1 0 g b i t s 使用g 6 5 2 和g 6 5 5 兩種光纖的情況下，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)4 6 0 0 k m 的無(wú) 電中繼傳送。 2 、m s t p 多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)( m s t p ) 一一國(guó)外稱為多業(yè)務(wù)提供平臺(tái)叫s v p ) 或下代 s o n e t s d h ，是指基于s d h 技術(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)t d m 、a t m 、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)的接 入、處理和傳送，提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，其核心處理仍然是基于s d h v c 通道的。m s t p 是基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)順應(yīng)業(yè)務(wù)網(wǎng)發(fā)展需求而提出的綜合解決方案的概 念，融合了i t u t 及其他標(biāo)準(zhǔn)化組織定義的多種關(guān)鍵技術(shù)。 m s t p 技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持上，以太網(wǎng)新業(yè)務(wù)的q o s 要求推動(dòng)著m s t p 的發(fā)展。一般認(rèn)為，m s t p 技術(shù)發(fā)展可以劃分為三個(gè)階段。 北京郵電大學(xué)碗士學(xué)位論文第一章緒論 第一代m s t p 的特點(diǎn)是提供以太網(wǎng)點(diǎn)到點(diǎn)透?jìng)?。它是將咀太網(wǎng)信號(hào)直接映射 到s d h 的虛容器( 、，c ) 中進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)傳送。在提供以太網(wǎng)透?jìng)髯饩€業(yè)務(wù)時(shí)，由于 業(yè)務(wù)粒度受限于v c ，一般最小為2 m b s ，因此，第一代m s t p 還不能提供不同 以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的q o s 區(qū)分、流量控制、多個(gè)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)流的統(tǒng)計(jì)復(fù)用和帶寬共享 以及以太網(wǎng)業(yè)務(wù)層的保護(hù)等功能。 第二代m s t p 的特點(diǎn)是支持以太網(wǎng)二層交換。相對(duì)于第一代m s t p ，第二代 m s t p 作了許多改進(jìn)，它可提供基于8 0 2 3 x 的流量控制、多用戶隔離和v l a n 劃分、基于s t p 的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)層保護(hù)以及基于8 0 2 1 p 的優(yōu)先級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)等多項(xiàng)以太 網(wǎng)方面的支持。但是，第二代m s t p 仍然存在著許多的不足，比如不能提供良好 的q o s 支持，業(yè)務(wù)帶寬粒度仍然受限于v c ，基于s t p 的業(yè)務(wù)層保護(hù)時(shí)間太慢， v l a n 功能也不適合大型城域公網(wǎng)應(yīng)用，還不能實(shí)現(xiàn)環(huán)上不同位置節(jié)點(diǎn)的公平接 入，基于8 0 2 3 x 的流量控制只是針對(duì)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，等等。 第三代m s t p 的特點(diǎn)是支持以太網(wǎng)q o s 。在第三代m s t p 中，引入了中間 的智能適配層、通用成幀規(guī)程( g f p ) 高速封裝協(xié)議、虛級(jí)聯(lián)和鏈路容量調(diào)整機(jī)制 f l c a s ) 等多項(xiàng)全新技術(shù)。因此，第三代m s t p 可支持q o s 、多點(diǎn)到多點(diǎn)的連接、 用戶隔離和帶寬共享等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)等級(jí)協(xié)定( s l a ) 增強(qiáng)、阻塞控制以及 公平接入等。此外，第三代m s t p 還具有相當(dāng)強(qiáng)的可擴(kuò)展性?？梢哉f(shuō)，第三代 m s t p 為以以太網(wǎng)業(yè)務(wù)為代表的i p 業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了全面的支持。 由于前幾年國(guó)內(nèi)各大運(yùn)營(yíng)商骨干網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)，以及寬帶接入業(yè)務(wù)的飛速 發(fā)展，相應(yīng)地使城域網(wǎng)成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展的帶寬瓶頸。城域網(wǎng)將成為未來(lái)相 當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)?？梢灶A(yù)期，市場(chǎng)對(duì)m s t p 的需求將會(huì)越來(lái) 越強(qiáng)勁，傳統(tǒng)s d h 將會(huì)逐步被m s t p 代替。 3 、a s o n 隨著骨干網(wǎng)絡(luò)容量的曰益增大以及城域接入能力的多樣化，對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)具備 良好自適應(yīng)能力的需求逐步提上日程，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配并具有高性價(jià)比 的解決方案成為運(yùn)營(yíng)商追求的主要目標(biāo)。在這種背景下，網(wǎng)絡(luò)的智能化成為光網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，a s o n ( 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)) 則是這一趨勢(shì)的最好體現(xiàn)。智 能光網(wǎng)絡(luò)0 0 n ) 的優(yōu)勢(shì)集中表現(xiàn)在其組網(wǎng)應(yīng)用的動(dòng)態(tài)、靈活、高效和智能方面。 支持多粒度、多層次的智能，提供多樣化、個(gè)性化的服務(wù)，是智能光網(wǎng)絡(luò)的核心 特征。智能光網(wǎng)絡(luò)能直接在光層上按需提供服務(wù)，能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖儯?過(guò)公共的控制平面加速服務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)服務(wù)的需要改變網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，提供各 種服務(wù)等級(jí)和保護(hù)機(jī)制。 a s o n 對(duì)電信運(yùn)營(yíng)商的價(jià)值主要體現(xiàn)在：首先，它可以創(chuàng)造出新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng) 點(diǎn)，刺激用戶消費(fèi)，提升運(yùn)營(yíng)商a r p u 值及收益；其次，它能提高網(wǎng)絡(luò)資源利 用率，發(fā)掘網(wǎng)絡(luò)潛力，提升運(yùn)營(yíng)商投入產(chǎn)出及資源利用效率；最后，a s o n 可以 北京郵電大學(xué)碩：k 學(xué)位論文 第一章緒論 更多地實(shí)現(xiàn)用戶的定制服務(wù)，為重點(diǎn)大客戶提供更具吸引力的服務(wù)，提升運(yùn)營(yíng)商 的整體競(jìng)爭(zhēng)能力。 雖然目前a s o n 已經(jīng)逐步步入實(shí)用階段，國(guó)外已有多個(gè)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始初步商 用a s o n ，國(guó)內(nèi)對(duì)a s o n 或者具有智能特征的光網(wǎng)絡(luò)也日趨關(guān)注，幾大運(yùn)智公 司也準(zhǔn)備大規(guī)模測(cè)試a s o n 設(shè)備。但a s o n 發(fā)展中仍有幾個(gè)課題亟待解拶謄比 如應(yīng)考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從環(huán)網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)的演進(jìn)，重視網(wǎng)狀網(wǎng)物理平臺(tái)的建立，如光纖 網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)資源的完善和優(yōu)化；另外，a s o n 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用定位，例如新業(yè)務(wù)的引 入、保護(hù)、業(yè)務(wù)配置等執(zhí)行起來(lái)還存在著一定的難度。 1 3w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 由于w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)通過(guò)使用密集波分復(fù)用( d w d m ) 和高速時(shí) 分復(fù)用( e t d m ) ，能夠有效降低每比特每公里的價(jià)格，同時(shí)保持系統(tǒng)的靈活性 和彈性。因此它面臨著許多極限性的挑戰(zhàn)，如光信噪比( o s n r ) 低，色散、非 線性效應(yīng)影響嚴(yán)重，存在串?dāng)_等等，需要綜合采用各種先進(jìn)的技術(shù)來(lái)克服這些障 礙。下面就簡(jiǎn)要介紹一部分主要的研究熱點(diǎn)。 * 1 、寬帶拉曼放大器技術(shù) 毒 在w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中，拉曼放大器技術(shù)是非常受矚目的光傳輸技 術(shù)，它可以放大e d f a 所不能放大的波段，并且利用普通的傳輸光纖就能實(shí)現(xiàn) 分布式放大，從而大大提高系統(tǒng)的光信噪比( o s n r ) 。拉曼放大器利用光纖自 身對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，信號(hào)在傳輸過(guò)程中的固有損耗可以在光纖內(nèi)部進(jìn)行補(bǔ)償。 近年來(lái)被給與很多關(guān)注的分布式光纖拉曼放大器( d f r a ) ，可以有效的降 低噪聲水平，增加光纖跨段距離和總的傳輸距離。d f r a 工作的基本原理是受激 拉曼散射( s r s ) 效應(yīng)，既將- - d 部分入射功率由一光束轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)頻率下移 的光束，頻率下移量由非線性介質(zhì)的振動(dòng)模式?jīng)Q定，當(dāng)波長(zhǎng)較短( 與信號(hào)波長(zhǎng)相 比) 的泵浦光饋入光纖時(shí)，發(fā)生此類效應(yīng)。泵浦光光子釋放其自身的能量，釋放 出基于信號(hào)光波長(zhǎng)的光子，將其能量疊加在信號(hào)光上，從而完成對(duì)信號(hào)光的放大。 拉曼增益取決于泵浦光功率、泵浦光波長(zhǎng)和信號(hào)光波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)差值，所 有的拉曼放大器都可應(yīng)用于4 0 g b i t s 和1 0 g b i f f s 的傳輸系統(tǒng)，有時(shí)還會(huì)采用互泵 浦和相對(duì)泵浦技術(shù)。對(duì)于w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)利用拉曼放大器提高系統(tǒng) 的o s n r 、增加系統(tǒng)跨距長(zhǎng)度、提高w d m 系統(tǒng)的通路和抑制光纖非線性效應(yīng) 是主要目的。 2 、色散補(bǔ)償技術(shù) 在1 0 0 b i “s 以上的高速長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中，必須考慮色散補(bǔ)償問(wèn)題。由于 光纖在信號(hào)波長(zhǎng)處的色散不為零，則經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸后，信號(hào)中的各個(gè)頻率分量 到達(dá)接收端的時(shí)延不同，導(dǎo)致信號(hào)產(chǎn)生符號(hào)間干擾( i s i ) 。為解決該問(wèn)題需要開(kāi) 北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論 發(fā)色散補(bǔ)償器件對(duì)色散進(jìn)行補(bǔ)償。 色散補(bǔ)償包括群速度色散補(bǔ)償和偏振模色散補(bǔ)償。群速度色散補(bǔ)償?shù)姆绞桨?括色散補(bǔ)償光纖和色散補(bǔ)償模塊，目前使用最多的是色散補(bǔ)償光纖( d c f ) ，其色 散符號(hào)與傳輸光纖相反，可以有效補(bǔ)償傳輸光纖的色散問(wèn)題，但是這種色散補(bǔ)償 光纖具有較強(qiáng)的非線性效應(yīng)，會(huì)使不同信道之間的串?dāng)_加大。除了采用d c f 外， 還可以使用其他的色散補(bǔ)償技術(shù)，如啁啾光纖布拉格光柵( f b g ) 、虛擬鏡像相 位陣列( v i p a ) 等。其中v i p a 具有簡(jiǎn)便、可調(diào)和插損小等特點(diǎn)，有望成為d c f 的有效補(bǔ)充方案。 隨著信號(hào)速率的提高和傳輸距離的增加，偏振模色散( p m d ) 的影響也凸 現(xiàn)出來(lái)，成為一道制約系統(tǒng)性能進(jìn)一步提高的難關(guān)。p m d 問(wèn)題起源于光纖制造 過(guò)程中產(chǎn)生的不規(guī)則的幾何尺寸、殘留應(yīng)力導(dǎo)致的折射率分布的各向異性；光纜 鋪設(shè)過(guò)程中由于外界的擠壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)和環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生的偏振模式耦合 效應(yīng)；以及其他光通信器件自身引入韻雙折射。它使得光纖中的兩個(gè)偏振模式之 間產(chǎn)生群時(shí)延差和能量耦合，導(dǎo)致輸出信號(hào)脈沖發(fā)生展寬和變形。p m d 補(bǔ)償可 以采用光域補(bǔ)償和電域均衡，光域補(bǔ)償?shù)男Ч容^好，但控制復(fù)雜，需要多個(gè)控 制變量和快速收斂的算法；電域均衡比較簡(jiǎn)單，但效果有限，而且受電子器件速 率限制，只能用于4 0 g 以下信號(hào)。 3 、動(dòng)態(tài)增益均衡技術(shù) 對(duì)于超長(zhǎng)距離傳輸，保證整個(gè)線路上的增益平坦是非常重要的，增益均衡用 于保證線路上各個(gè)波長(zhǎng)之間的增益平坦，在主光通道的入口可能和各個(gè)波長(zhǎng)之間 的功率電平一樣，但由于放大器增益平坦度以及各個(gè)波長(zhǎng)在線路中衰耗的不一 致，會(huì)導(dǎo)致在接收端各個(gè)波長(zhǎng)之間的功率差異較大，影響正常的接收。目前一種 通用的方法是在各個(gè)光放站放置增益平坦濾波器，此外通過(guò)基于各個(gè)通道光譜密 度的大小，實(shí)施反饋控制，可以動(dòng)態(tài)管理平坦進(jìn)程。 動(dòng)態(tài)增益均衡的優(yōu)勢(shì)在于可以增加超長(zhǎng)距傳輸系統(tǒng)的區(qū)段數(shù)目，可以在級(jí)聯(lián) 5 0 個(gè)e d f a 情況下，不進(jìn)行電再生中繼：支持動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)配置，在網(wǎng)絡(luò)波長(zhǎng)數(shù)目 發(fā)生重大差異時(shí)不會(huì)對(duì)o s n r 造成損傷；由于輸入光功率變化也會(huì)造成增益斜 度劣化，而通過(guò)動(dòng)態(tài)增益均衡，可以代替目前正在使用的可調(diào)光衰減器( 主要位 于發(fā)射機(jī)一側(cè)) 。 4 、前向糾錯(cuò)編碼( f e c ) 技術(shù) 在光傳輸系統(tǒng)中采用前向糾錯(cuò)編碼( f e c ) 技術(shù)，通過(guò)在信號(hào)中加入少量的冗 余信息來(lái)發(fā)現(xiàn)并剔除傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的誤碼，能能夠消除系統(tǒng)性能曲線中的誤碼 率平臺(tái)現(xiàn)象，其編碼增益也提供了一定的系統(tǒng)富余量，從而降低光鏈路中線性及 非線性因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響。由于糾錯(cuò)編碼只需要在收發(fā)端增加相應(yīng)的編譯碼 器，無(wú)需增加和改動(dòng)線路設(shè)備，具有成本低、靈活便捷、效果明顯的優(yōu)勢(shì)。目前 北京郵屯大學(xué)碩= b 學(xué)位論文 第一章緒論 里德索羅門碼( r s ( 2 5 5 ，2 3 9 ) ) 已經(jīng)被規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)的前向糾錯(cuò)編碼，成為最常用 的方案。 5 、遙泵技術(shù) 遙泵技術(shù)是用于單段長(zhǎng)跨距傳輸?shù)膶ｉT技術(shù)，主要解決單長(zhǎng)跨距傳輸中信號(hào) 光的o s n r 受限問(wèn)題。在單段長(zhǎng)跨距傳輸系統(tǒng)中，光纖輸出端口處的光功率總 是很小，經(jīng)光功率放大后，極易造成接收端o s n r 受限，因此需要采用高入纖 光功率。同時(shí)為了避免出現(xiàn)非線性失真，總光功率一般限制在3 0 d b m 以下。 為了進(jìn)一步解決o s n r 受限延長(zhǎng)傳輸距離，可在光纖鏈路中間部分對(duì)光信 號(hào)進(jìn)行預(yù)先放大。在傳輸光纖的適當(dāng)位置熔入一段摻鉺光纖，并從單段長(zhǎng)跨距傳 輸系統(tǒng)的端站( 發(fā)射端或接收端) 發(fā)送一個(gè)高功率泵浦光，經(jīng)過(guò)光纖傳輸和合波 器后注入鉺纖并激勵(lì)鉺離子。信號(hào)光在鉺纖內(nèi)部獲得放大，并可顯著提高傳輸光 纖的輸出光功率。由于泵浦激光器的位置和增益介質(zhì)( 鉺纖) 不在同一個(gè)位置， 因此稱為“遙泵( r e m o t ep u m p ) ”。遙泵光源通常采用瓦級(jí)的1 4 8 0 r i m 激光器， 以克服長(zhǎng)距離光纖傳輸?shù)膿p耗問(wèn)題。根據(jù)泵浦光和信號(hào)光是否在一根光纖中傳 輸，遙泵又分為“旁路”( 泵浦光和信號(hào)光經(jīng)由不同光纖傳輸) 和“隨路”( 兩者 通過(guò)同一光纖傳輸) 兩種形態(tài)。隨路方式中泵浦光還可對(duì)光纖中的信號(hào)光進(jìn)行喇 曼放大，進(jìn)一步增加傳輸距離，并可節(jié)省光纖資源，可以得以廣泛應(yīng)用。遙泵技 術(shù)通常還可綜合其他新技術(shù)，如光纖有效截面管理、二階喇曼泵浦、兩級(jí)遙泵增 益區(qū)等。 6 、新型光調(diào)制技術(shù) 信號(hào)調(diào)制格式是w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù)。首先，每根光纖 可利用的帶寬和可達(dá)到的譜效率決定著光纖總?cè)萘浚黄浯?，先進(jìn)的信號(hào)調(diào)制格 式將提高超長(zhǎng)距離傳輸?shù)纳ⅰ⒎蔷€性和p m d 容限，可以提高系統(tǒng)的o s n r ， 對(duì)提升超長(zhǎng)距離傳輸距離大有益處。 從通信理論可知，對(duì)于某特定的信道，存在匹配于該信道的最佳信號(hào)波形， 例如加性白高斯噪聲( a w g n ) 線性信道，最佳的信號(hào)波形由信道脈沖響應(yīng)函數(shù) 決定。而光纖信道中，由于非線性使得信道特性同信號(hào)功率相關(guān)起來(lái)，所以情況 變得較為復(fù)雜，不僅要考慮噪聲還需要考慮g y d 、p m d 和非線性的影響。 實(shí)驗(yàn)證明，常用的不歸零調(diào)制格式( n r z ) 雖然簡(jiǎn)單，但它在抗色散和非線 性影響的能力方面都比較一般，而針對(duì)光纖信道傳輸特點(diǎn)所提出的新型調(diào)制碼型 可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，如歸零調(diào)制格式( r z ) 類、差分相移鍵控( d p s k ) 類、相鄰比特偏振交替等。這些新型調(diào)制格式在某一個(gè)或某幾個(gè)方面都要強(qiáng)于 n r z 碼，例如從抗噪聲的角度來(lái)看d p s k 和r z 要優(yōu)于n r z i 從抗色散影響的 角度看r z d p s k 、雙二進(jìn)制振幅調(diào)制相位鍵控調(diào)制格式( a m p s k ) 、相位整形 二進(jìn)制傳輸調(diào)制格式( p s b t ) 、多進(jìn)制調(diào)制格式都優(yōu)于n r z ；從抗非線性影響 一6 一 北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論 的角度看載波抑制歸零調(diào)制格式( c s r z ) 、啁啾歸零調(diào)制格式( c r z ) 、d p s k 要優(yōu)于n r z ；從頻譜效率的角度看單邊帶( s s b ) 、p s b t 和多進(jìn)制調(diào)制也優(yōu)于 n r z ?？傊诓煌南到y(tǒng)條件下各種調(diào)制格式既有各自優(yōu)勢(shì)，也有自己的劣勢(shì)， 需要權(quán)衡考慮。 1 4 本論文的主要工作 針對(duì)以上所提到的下一代光網(wǎng)絡(luò)中w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)， 不難看出超長(zhǎng)距離w d m 光傳輸遇到了許多前所未有的問(wèn)題，傳輸距離的延伸使 得噪聲、色散、非線性損傷的積累比較嚴(yán)重，系統(tǒng)工作在富裕量很小的條件下， 所以為了保證系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，需要綜合應(yīng)用各種技術(shù)，克服各種不利影響。 在攻讀研究生學(xué)位期間，我先后參加了實(shí)驗(yàn)室在下一代光網(wǎng)絡(luò)研究與系統(tǒng)仿 真軟件開(kāi)發(fā)方面的一些項(xiàng)目，主要有： 1 、2 0 0 1 4 - 2 0 0 2 3 北京郵電大學(xué)光通信中心國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目 “w d m 全光網(wǎng)基礎(chǔ)研究”； 3 、2 0 0 2 9 2 0 0 4 2 北京郵電大學(xué)光通信中心中興通訊公司技術(shù)中心國(guó)家8 6 3 項(xiàng)目“d w d m 超長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)仿真研究”； 3 、2 0 0 3 8 2 0 0 5 - 8 北京郵電大學(xué)光通信中心中興通訊公司技術(shù)中心國(guó)家8 6 3 重大項(xiàng)目“高性能寬帶信息網(wǎng)3 t n e t ”分項(xiàng)“3 t n e t a s o n 組網(wǎng)、測(cè)試與試驗(yàn)”； 4 、2 0 0 5 7 2 0 0 6 - 3 北京郵電大學(xué)光通信中心中興通訊公司北京研究所“工 程背景下的d w d m 系統(tǒng)優(yōu)化配置”； 結(jié)合這些項(xiàng)目中的研究成果，我將本論文的重點(diǎn)放在了如下幾個(gè)方面： 首先，本文對(duì)光調(diào)制格式的基本概念進(jìn)行了描述，并從信息攜帶的角度對(duì)光 調(diào)制格式進(jìn)行了分類，并列出了當(dāng)前一些在大容量長(zhǎng)距離t b s 級(jí)的傳輸實(shí)驗(yàn)中 所使用的調(diào)制格式。 然后，介紹了與光調(diào)制格式相關(guān)的器件及其數(shù)學(xué)模型、仿真算法，并介紹了 我們?cè)趍 a t l a b 軟件平臺(tái)上所構(gòu)建的單信道傳輸仿真系統(tǒng)和w d m 超長(zhǎng)距離傳輸 仿真系統(tǒng)。 隨后，本文介紹了兩類主要的光調(diào)制格式：基于強(qiáng)度調(diào)制的光調(diào)制格式和基 于相位調(diào)制的光調(diào)制格式，其中主要有：非歸零調(diào)制格式( n r z ) ，半頻率調(diào)制 r z 調(diào)制格式( h r z ) ，全頻率調(diào)制r z 調(diào)制格式( f r z ) ，載波抑制歸零調(diào)制格 式( c s r z ) ，單邊帶調(diào)制格式( s s b ) ，雙二進(jìn)制振幅調(diào)制相位鍵控調(diào)制格式 ( a m p s k ) ，相位整形二進(jìn)制傳輸調(diào)制格式( p s b t ) ；和半頻率調(diào)制r z d p s k 調(diào)制格式( h r z d p s k ) ，全頻率調(diào)制r z d p s k 調(diào)制格式( f r z d p s k ) ，載波 抑制歸零r z d p s k 調(diào)制格式( c s r z d p s k ) ，差分正交相移鍵控調(diào)制格式 ( d q p s k ) 。 北京郵電大學(xué)傾：忙學(xué)位論文 第一章緒論 本文詳細(xì)分析了這些調(diào)制格式的原理，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)結(jié)構(gòu)，并分別給出了 它們?cè)诎l(fā)射端、經(jīng)過(guò)單信道傳輸和經(jīng)過(guò)w d m 超長(zhǎng)距離傳輸后的眼圖與頻譜。同 時(shí)利用仿真中求得的誤碼率，對(duì)所研究的光調(diào)制格式進(jìn)行了全面的比較和分析。 通過(guò)仿真和分析，本文得出在各類基于強(qiáng)度調(diào)制的光調(diào)制格式中，載波抑制 歸零調(diào)制格式( c s r z ) 的性能最優(yōu)，適合于使用在w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中。 而基于相位調(diào)制的光調(diào)制格式普遍優(yōu)于基于強(qiáng)度調(diào)制的調(diào)制格式，尤其是 c s r z d p s k 和d q p s k 非常適合w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)，但由于需要采用平 衡接收的方式，其成本和設(shè)備復(fù)雜性也相當(dāng)?shù)拇蟆?最后，針對(duì)w d m 超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中完全不等間隔信道指配問(wèn)題，本文研 究了一種啟發(fā)式算法( 粒子群算法，p s o ) ，通過(guò)對(duì)這種算法深入理解和討論， 本文提出了一種改進(jìn)策略，能夠有效的避免過(guò)早落入局部最優(yōu)中，又能保持算法 的簡(jiǎn)單性。 北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章新型光調(diào)制格式綜述 2 1 光調(diào)制基本概念 第二章光調(diào)制格式綜述 在光纖通信系統(tǒng)中 1 ， 其中e ( f ) 是電場(chǎng)矢量 率，矛是相位。 光載波可以表示為： e ( t ) = a c o s ( 2 礬t + o )( 2 - 1 ) 是極化方向上的單位矢量，a 是振幅，工是載波頻 光調(diào)制過(guò)程本質(zhì)上就是對(duì)a ，a ，矗，廬中的一種或多種參量進(jìn)行調(diào)制。目 前研究的主要調(diào)制方式有偏振位移鍵控( 簡(jiǎn)稱p o l s k ) ，幅移鍵控( a s k ) ，頻移 鍵控( f s k ) 和相移鍵控( p s k ) 。 在所有調(diào)制格式中，二進(jìn)制非歸零開(kāi)關(guān)鍵控調(diào)制( n o nr e t u r nt oz e r o ，簡(jiǎn) 稱n r z ) 是其中最簡(jiǎn)單的一種方式。由于調(diào)制和解調(diào)設(shè)備都很簡(jiǎn)單，具有傳輸 性能和頻譜效率較優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)，所以在光通信系統(tǒng)中被廣泛采用。但從通信理論的 角度來(lái)考察，n r z 可以況是一種最“原始”的載波數(shù)字調(diào)制方式，與其它調(diào)制 方式相比其抗噪聲性能最次。因此，在微波和無(wú)線通信中這種調(diào)制方式基本沒(méi)有 應(yīng)用。 在高速大容量w d m 系統(tǒng)中，n r z 調(diào)制格式也不能有效地抵抗色散、非線 性和噪聲影響，有其固有的缺陷，如不能有效地抵抗非線性效應(yīng)的影響，需要較 大的載波間隔等。因此各種新型光調(diào)制格式應(yīng)運(yùn)而生，這些新的光調(diào)制格式能夠 有效地減小信道間隔，增加頻譜利用率，增強(qiáng)光信號(hào)在傳輸過(guò)程中抵抗各類干擾 的能力，使整個(gè)光通信系統(tǒng)的傳輸距離和容量得到有效提高。 3 】 2 2 光調(diào)制格式分類 從表1 中列出的大容量長(zhǎng)距離t b s 級(jí)的傳輸實(shí)驗(yàn)中可以歸納出：當(dāng)前新型 光調(diào)制格式可以按照其信息承載的對(duì)象分為三類：1 ) 基于強(qiáng)度調(diào)制原理的o o k 系列，2 ) 基于相位調(diào)制原理的p s k 系列，3 ) 基于偏振調(diào)制原理的p o l s k 系列 4 - 3 3 。此外，雖然目前也提出了光信號(hào)的頻率調(diào)制技術(shù)，但由于光信號(hào)的頻 率極高，此調(diào)制方式僅限于短距離傳輸試驗(yàn)中，因而不在本章討論范圍之內(nèi)。 下面表2 1 是目前所提出的一些使用新型光調(diào)制格式所進(jìn)行的高容量長(zhǎng)距離 的t b s 級(jí)的傳輸實(shí)驗(yàn)。截止到目前，超長(zhǎng)距離w d m 傳輸已有了巨大的發(fā)展， 在傳輸容量、傳輸距離和頻譜利用率等方面已經(jīng)取得重要突破。 北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章新型光調(diào)制格式綜述 表2 - 1 新型光調(diào)制的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 容量比特率距離容量距離積 頻譜效率 信道數(shù)調(diào)制格式時(shí)間 參考文獻(xiàn) 【t b s 】 o h s k m 】【p b i v sk m 】【b i t s k i z 】 、f 11 25 62 0 6 2 0 06 9 402 4c c s 犯2 0 0 0 4 4 】 l0 02 54 01 5 0 0l5 00 4 0c r z2 0 0 l 蹬】 20 01 0 02 02 7 0 054 005 7 c r z2 0 0 0【6 】6 09 69 61 01 2 0 0 0【l5 205 7 c r z2 0 0 3 7 】 06 4 l ol3 1 0 083 805 7c r z2 0 0 3 8 】 32 08 04 02 4 60 7 90 4 0c s r z2 0 0 l 【9 1 i 4 04 02 0 0 032 004 0 c s r z 2 0 0 l 【1 0 lo o5 02 0 4 0 0 0 40 0 0 4 0c s r z2 0 0 0 】 5 1 2 1 2 84 01 2 8 065 50 8 0c s r z2 0 。2 【1 2 】 17 1 4 04 05 2 0 083 20 4 0c s r z2 0 0 2 1 3 4 86 52 08 3 9 81 0 9 20 5 0 c s l t z2 0 0 2 1 4 0 72 54 03 2 00 3 2 1o oc s r z + a b l2 0 0 2 日5 2 1 45 04 0 6 0 0 01 28 40 4 0c s r z2 0 0 4韻 l2 83 24 04 3 0 055 00 5 0c s r z2 0 0 5 【1 7 】 0 6 43 22 06 2 0 039 703 1l 皚2 0 0 0 【1 8 】 32 01 6 02 0l5 0 04 8 00 4 0r z2 0 0 0 【1 9 】 l2 83 24 04 5 0 0 57 60 2 9r z2 0 0 】 【2 0 l2 5 62 09 j 7 01 0 2 70 4 0r z2 0 0 l 2 1 】 24 01 2 02 0 6 2 0 01 48 804 8 r z 2 0 0 l 2 2 】 l2 88 1 6 06 50 0 70 5 3r z2 0 0 3 2 3 1 i2 83 2 4 32 7 3 03 4 904 3r z2 0 0 4 2 4 32 08 04 05 2 0 01 66 404 0r z d p s k2 0 0 2 2 5 l6 04 04 06 0 0 09 604 2 r z - d p s k 2 0 0 3 口6 3s 68 94 04 0 0 0 1 42 40 6 6c s r z d p s k2 0 0 3 2 7 l2 54 02 4 0 02 40 6 6c s r z - d p s k2 0 0 4 1 2 8 50 01 2 54 01 2 0 06 0 00 6 3 v s b - “ 2 0 0 1 2 9 1 0 9 22 3 74 0i o ol0 908 0d b p s k + p d m2 0 0 l 3 0 1 0 2 02 5 64 01 0 0l0 2l 工8 v s b r z + p d m 2 0 0 l 口1 64 01 5 94 02 1 0 034 408 0d 臥p s k + b l2 0 0 2 【3 2 03 28 4 03 2 00 1 06 0 c s r z - d q p s k 2 0 0 4 【3 習(xí) 1 0 一 北京郵電大學(xué)碩= 匕學(xué)位論文第二章新型光調(diào)制格式綜述 2 2 1 基于強(qiáng)度調(diào)制的新型光調(diào)制格式 此類光調(diào)制格式是通過(guò)調(diào)制器，將傳輸?shù)男畔⒄{(diào)制在光信號(hào)的幅度a 上，在 接收端通過(guò)檢測(cè)幅度4 的變化解調(diào)出所傳輸?shù)男畔ⅰ 1 g ：即屬于這一類型，但 由于n e z 本身固有的缺陷，使其不適合超長(zhǎng)w d m 傳輸系統(tǒng)。因此研究人員通 過(guò)改變n r z 的調(diào)制波形、功率譜、啁啾或相位等方式，來(lái)提高調(diào)制信號(hào)的性能， 使其適合于超長(zhǎng)w d m 傳輸。 目前提出的基于強(qiáng)度調(diào)制的新型光調(diào)制格式主要有： o 歸零調(diào)制格式( r e t u r nt oz e r om o d u l a t i o n ，簡(jiǎn)稱r z ) 載波抑制歸零調(diào)制格式( c a r r i e rs u p p r e s s e dr zm o d u l a t i o n ，簡(jiǎn)稱c s r z ) 預(yù)啁啾歸零調(diào)制格式( c h i r p e dr zm o d u l a t i o n ，簡(jiǎn)稱c r z ) e 單邊帶調(diào)制格式( s i n g l e s i d e b a n dm o d u l a t i o n ，簡(jiǎn)稱s s b ) o 殘留邊帶調(diào)制格式( v e s t i g i a ls u p p r e s s e ds i d e b a n dm o d u l a t i o n ，簡(jiǎn)稱v s b ) 雙二進(jìn)制調(diào)制格式( d u o b i n a r ym o d u l a t i o n ) ，其中包括 三電平幅度調(diào)制雙二進(jìn)制調(diào)制格式( t h r e e l e v e ld u o b i n a r y m o d u l a t i o n ，簡(jiǎn)稱t l 。d m ) 雙二進(jìn)制振幅調(diào)制相位鍵控調(diào)制格式( d u o b i n a r ya m p l i t u d e m o d n l a t e dp h a s es h i f tk e y i n gm o d u l a t i o n ，簡(jiǎn)稱a m p s k ) 相位整形二進(jìn)制傳輸調(diào)制格式( p h a s e s h a p e db i n a r y t r a n s m i s s i o n m o d u l a t i o n ，簡(jiǎn)稱p s b t ) 2 22 基于相位調(diào)制的新型光調(diào)制格式 此類調(diào)制格式是通過(guò)調(diào)制器將所需要傳輸?shù)男畔⒄{(diào)制在光信號(hào)的相位上， 主要可分為兩大類：一是接收時(shí)需要本地相干光源的相干p s k 調(diào)制，另一種是 接收時(shí)不需要相干光源的差分p s k 調(diào)制。相干p s k 調(diào)制格式在2 0 世紀(jì)末曾被 人們認(rèn)為是一種很有潛力的調(diào)制格式，但由于目前的技術(shù)和工藝限制，以及摻鉺 光纖放大器( e d f a ) 等光放大器的出現(xiàn)，相干p s k 調(diào)制已經(jīng)逐步退出了人們的 視野。因此本文只討論了差分相位調(diào)制( d p s k ) ，有關(guān)相干p s k 調(diào)制的介紹可 以參看文獻(xiàn) 9 4 。 目前提出的基于相位調(diào)制的新型光調(diào)制格式主要有： 差分移相鍵控調(diào)制格式( d i f f e r e n t i a lp h a s es h i f tk e y i n gm o d u l a t i o n ，簡(jiǎn)稱 d p s k ) 差分正交相移鍵控調(diào)制格式( d i f f e r e n t i a lq u a d r a t u r ep h a s es h i f tk e y i n g m o d u l a t i o n 簡(jiǎn)稱d q p s k ) 差分八級(jí)相移鍵控調(diào)制格式( d i f f e r e n t i a l8 - l e v e lp h a s e - s h i f tk e y i n g m o d u l a t i o n ，簡(jiǎn)稱8 - d p s k ) 由于差分八級(jí)相移鍵控調(diào)制格式極為復(fù)雜，現(xiàn)階段應(yīng)用前景不明，因此本文也 不進(jìn)行探討，其具體內(nèi)容可以參看文獻(xiàn) 1 0 5 一 1 0 8 。 2 2 3 基于偏振調(diào)制的新型光調(diào)制格式 t 此類光調(diào)制格式是通過(guò)調(diào)制器將所需要傳輸?shù)男畔⒄{(diào)制在光信號(hào)的偏振態(tài) 占上。目前所提出的基于偏振調(diào)制的新型光調(diào)制格式主要有： 雙二進(jìn)制偏振