少模光纖模分復(fù)用系統(tǒng)頻域均衡技術(shù)研究.pdf

1、隨著數(shù)字通信業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有的光纖通信系統(tǒng)擴(kuò)容技術(shù)在時(shí)間、頻率、偏振上的復(fù)用及高階調(diào)制等技術(shù)的利用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足未來(lái)信息量的需求。因此，如何提升光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量是一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。在此背景下，基于少模光纖的模分復(fù)用技術(shù)將少模光纖中有限個(gè)正交模式作為獨(dú)立信道承載多路信號(hào)進(jìn)行傳輸，使系統(tǒng)傳輸容量成倍增長(zhǎng)，是未來(lái)高速大容量光傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。但是少模光纖模式復(fù)用技術(shù)中存在的模式耦合和差分模式群時(shí)延嚴(yán)重限制了信號(hào)傳輸距離和

2、速率。因此，實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)解復(fù)用和均衡是保證模分復(fù)用信號(hào)可靠傳輸?shù)年P(guān)鍵。本文圍繞少模光纖模分復(fù)用系統(tǒng)頻域均衡技術(shù)，主要完成以下工作:
　　(1)以少模光纖的傳輸特性為出發(fā)點(diǎn)，深入研究了少模光纖鏈路損傷中差分模式群時(shí)延和模式耦合對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?。綜合考慮少模光纖中色度色散、差分模式群時(shí)延和模式耦合等因素，根據(jù)矩陣傳輸模型理論，在MATLAB軟件平臺(tái)上建立了少模光纖傳輸鏈路仿真模型。
　　(2)對(duì)模分復(fù)用系統(tǒng)的頻域均衡技術(shù)進(jìn)行了研

3、究。首先介紹了時(shí)域均衡和頻域均衡的特點(diǎn)，考慮實(shí)際通信系統(tǒng)對(duì)均衡算法的低復(fù)雜度需求，說(shuō)明頻域均衡的必要性。然后詳細(xì)介紹了頻域最小均方算法和頻域恒模算法(Frequency-domain Constant Modulus Algorithm，F(xiàn)D-CMA)的基本原理和計(jì)算流程，并比較了兩類(lèi)算法的計(jì)算復(fù)雜度。針對(duì)FD-CMA在高階調(diào)制格式時(shí)均衡性能較差等問(wèn)題，本文采用頻域多模盲均衡算法(Frequency-domain Multimodulu

4、s Algorithm，F(xiàn)D-MMA)進(jìn)行均衡，并推導(dǎo)得出MIMO均衡算法表達(dá)式。
　　(3)仿真搭建了3模少模光纖模分復(fù)用系統(tǒng)，從星座圖、收斂速度和穩(wěn)態(tài)誤差等角度研究了迭代步長(zhǎng)對(duì)頻域均衡算法性能的影響，并在56Gb/s3模QPSK模分復(fù)用系統(tǒng)和112Gb/s3模16QAM模分復(fù)用系統(tǒng)中對(duì)FD-CMA和FD-MMA的均衡性能進(jìn)行仿真對(duì)比。仿真結(jié)果表明，對(duì)于恒模QPSK信號(hào)，經(jīng)FD-CMA和FD-MMA均衡后信號(hào)均衡效果相當(dāng)，并且在