光通信系統(tǒng)的建模2PowerPointPresent課件

1、光通信系統(tǒng)的建模2-PowerPointPresent此處添加副標(biāo)題內(nèi)容光通信系統(tǒng)的建模2-PowerPointPresent光通信系統(tǒng)的建模2-PowerPointPresent此處添加副標(biāo)題內(nèi)容光纖通信系統(tǒng)的建模 楊川川2009.9.22有愛(ài)光纖通信系統(tǒng)的建模 楊川川2009.9.22主要內(nèi)容IM/DD光纖通信系統(tǒng)的低通等效模型PMD效應(yīng)的仿真建模PMD效應(yīng)的光域均衡IM/DD光纖通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致ISI的線性效應(yīng) 色度色散 偏振模色散 自發(fā)輻射噪聲 色度色散靜態(tài)效應(yīng)1慢變振幅滿足非線性薛定諤方程(NLSE) 變換參考坐標(biāo)系 色度色散靜態(tài)效應(yīng)2頻域解：色度色散導(dǎo)致脈沖展寬示意圖。偏振模色散

2、隨機(jī)效應(yīng)1光纖中的雙折射效應(yīng)：在光纖中存在兩個(gè)正交的主偏振模式 光纖制造過(guò)程中引入的缺陷；外界的壓力、溫度、濕度等因素的變化兩個(gè)偏振正交的模式將具有不同的傳輸常數(shù)在光纖的輸出端，當(dāng)兩個(gè)正交模式的能量合在一起時(shí)，脈沖就將發(fā)生畸變展寬。只考慮一階偏振模色散效應(yīng)時(shí) 偏振模色散隨機(jī)效應(yīng)2 傳輸函數(shù)服從麥克斯韋(Maxwellian) 分布自發(fā)輻射噪聲主要的噪聲來(lái)源來(lái)源：放大器介質(zhì)中電子空穴對(duì)的自發(fā)復(fù)合自發(fā)輻射噪聲可以使用分布在放大器介質(zhì)中無(wú)數(shù)短脈沖構(gòu)成的隨機(jī)脈沖串來(lái)模擬 自發(fā)輻射噪聲的功率譜密度為當(dāng)光放大器的增益足夠大時(shí)，接收機(jī)中的熱噪聲可以忽略 IM/DD光纖通信系統(tǒng)低通等效系統(tǒng)模型發(fā)射機(jī) 考慮：色

3、度色散，偏振模色散，ASE噪聲IM/DD光纖通信系統(tǒng)低通等效系統(tǒng)模型信道 考慮：色度色散，偏振模色散，ASE噪聲自發(fā)輻射噪聲建模為：兩個(gè)正交傳輸信道上的加性高斯白噪聲 低通等效系統(tǒng)模型接收機(jī)考慮：色度色散，偏振模色散，ASE噪聲光電檢測(cè)器的低通等效：平方律檢波器 判決or輸入電信號(hào)處理器 主要內(nèi)容IM/DD光纖通信系統(tǒng)的低通等效模型PMD效應(yīng)的仿真建模PMD效應(yīng)的光域均衡偏振模色散向量1主偏振態(tài) 在光纖信道的信號(hào)輸入端，總可以找到兩個(gè)正交的偏振態(tài)，在僅考慮一階偏振模色散效應(yīng)的條件下，沿該偏振態(tài)傳輸?shù)墓饷}沖，輸出的信號(hào)波形不會(huì)發(fā)生畸變。 慢群速主偏振態(tài) 快群速主偏振態(tài) 基于右旋斯托克斯空間 Jo

4、nes向量和Stokes向量Jones空間Stokes空間偏振模色散向量2光纖信道的輸入與輸出偏振態(tài)在斯托克斯(Stokes)空間中： R：米勒(Mller)旋轉(zhuǎn)矩陣 偏振模色散向量 差分群時(shí)延 展開(kāi)成 泰勒級(jí)數(shù)：一階PMD 二階PMD 高階偏振模色散效應(yīng)高階偏振模色散效應(yīng)中占主導(dǎo)地位的是二階偏振模色散效應(yīng) ：差分群時(shí)延隨頻率的變化，導(dǎo)致偏振相關(guān)的色度色散(PCD)，表現(xiàn)為偏振相關(guān)的脈沖展寬或壓縮。 描述的是主偏振態(tài)隨頻率的變化 偏振模色散向量的統(tǒng)計(jì)特性0偏振模色散效應(yīng)模型1一階偏振模色散模型的瓊斯矩陣： 偏振模色散效應(yīng)模型2簡(jiǎn)化的二階偏振模色散模型：Bruyre二階偏振模色散模型 偏振模色散

5、效應(yīng)模型3EMTY二階偏振模色散模型Planar Sweep二階偏振模色散模型 全階偏振模色散模型1全階偏振模色散模型原理圖 偏振模色散在理論上可以等效為許多雙折射光纖段和偏振控制器(PC)的級(jí)聯(lián)。所用的雙折射光纖段數(shù)和偏振控制器個(gè)數(shù)越多則越能接近于信道中的隨機(jī)偏振模色散效應(yīng)?；谶@個(gè)原理，可以采用數(shù)值方法建立起全階偏振模色散模型，每一級(jí)聯(lián)段中包含一段雙折射光纖和一個(gè)偏振控制器，偏振控制器使經(jīng)過(guò)雙折射單元的偏振態(tài)發(fā)生隨機(jī)的旋轉(zhuǎn)。 全階偏振模色散模型2全階偏振模色散模型原理圖 全階偏振模色散模型的偏振模色散向量：二階偏振模色散參數(shù)：?jiǎn)挝魂囀堑诙渭?jí)聯(lián)段的偏振模色散向量，是第一段開(kāi)始到第段級(jí)聯(lián)起來(lái)的

6、偏振模色散向量 全階偏振模色散模型3全階偏振模色散模型原理圖 實(shí)現(xiàn)全階模型的瓊斯矩陣：:級(jí)聯(lián)的段數(shù)； :第 n 段雙折射光纖的瓊斯矩陣，該段光纖的長(zhǎng)度是 :旋轉(zhuǎn)矩陣，表示段與段之間雙折射軸的隨機(jī)耦合:光纖的偏振模色散因子均勻分布的隨機(jī)變量。均勻分布的隨機(jī)變量。常數(shù)/隨機(jī)可變均值為標(biāo)準(zhǔn)差為0-0.3的高斯分布 全階偏振模色散模型4(c)(a)(b) (a), (b)以及 (c)的概率密度函數(shù)。實(shí)線是表中現(xiàn)有的理論結(jié)果，圓圈是數(shù)值仿真的結(jié)果。 主要內(nèi)容IM/DD光纖通信系統(tǒng)的低通等效模型PMD效應(yīng)的仿真建模PMD效應(yīng)的光域均衡PMD效應(yīng)光域均衡技術(shù)的優(yōu)勢(shì)光均衡技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不會(huì)影響整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的結(jié)

7、構(gòu)。 避免了光檢測(cè)器導(dǎo)致的額外信息損失，有較好的性能。 不受系統(tǒng)傳輸速率的限制。 電均衡技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可靠性、可控制性較高。相關(guān)器件的可集成度較高。較低的實(shí)現(xiàn)成本。一階偏振模色散效應(yīng)均衡基于主偏振態(tài)傳輸該均衡器只能補(bǔ)償一階偏振模色散效應(yīng)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都需要相應(yīng)的硬件支持響應(yīng)速度受到反饋信號(hào)延遲時(shí)間的限制一階偏振模色散效應(yīng)均衡基于抵消偏振模色散向量一階偏振模色散效應(yīng)均衡基于固定差分群時(shí)延(a)調(diào)整偏振控制器使得光纖信道和均衡器級(jí)聯(lián)起來(lái)的系統(tǒng)的輸入主偏振態(tài)和信號(hào)輸入光纖的偏振態(tài)方向一致(b)調(diào)整偏振控制器使光纖信道和均衡器級(jí)聯(lián)起來(lái)的總的偏振模色散導(dǎo)致的系統(tǒng)性能損害最小 一階偏振模色散效應(yīng)均衡小結(jié)基于主偏振態(tài)傳輸?shù)木馄?，由于作用于發(fā)射端，響應(yīng)速度受反饋信號(hào)傳輸時(shí)間的影響很大，該均衡器的響應(yīng)時(shí)間大于后面兩種作用于接收端的均衡器?；诘窒衲Ｉ⑾蛄亢突诠潭ú罘秩簳r(shí)延的均衡器不是完全針對(duì)一階偏振模色散的，可以在一定程度上補(bǔ)償高階偏振模色散?？刂扑惴墒褂脙?yōu)化算法，找到使系統(tǒng)性能最好的偏振控制器和雙折射單元參數(shù)，在不一定完全均衡一階偏振模色散效應(yīng)的前提下，兼顧均衡高階偏振模色散。高階偏振模色散效應(yīng)均衡1N 級(jí)均衡單元組成，每級(jí)均衡單元包括可調(diào)的偏振控制器和一個(gè)雙折射單元，雙折射單元的差分群時(shí)延可為固定值或可變值。偏振控制器參數(shù)和各雙折射單元的差分群時(shí)延值由控制器給出的控制信