偏振復用相干光纖通信論文范文

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1工作原理

提出了兩級自適應色散估計算法，該算法結合了ACSPW算法和M－CMA算法的優點，彌補了相互的不足，使本算法總體的計算相對簡單，CD值估計精度有所提升。圖1是該算法流程圖，第一級使用ACSPW算法，利用（1）式和（2）式得到功率信號自相關結果，式中IFFT（•）表示快速逆傅里葉變換，FFT（•）表示快速傅里葉變換，conj（•）表示復共軛，R（n）為自相關函數。通過監控圖2中自相關波形峰值點，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，信號二倍采樣fs＝56G，Ts＝1／fs＝17．85ps，τ＝n＊Ts，n為自相關函數的下標，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。

2實驗和仿真驗證

為了驗證該算法的可行性，在OPTSIM仿真軟件中，搭建了112Gb／s的偏分復用非歸零四相相移鍵控（PDM－NRZ－QPSK）系統，如圖3所示。波長為1550nm的連續（CW）光通過偏振分束器（BPS）分為兩個相互垂直的偏振態，并且通過兩個IQ調制器將速率為28Gb／s的一段（如215－1）偽隨機序列（PRBS）分別調制到兩個偏振態上。然后通過偏振耦合器（BPC）將兩個偏振態耦合到光纖中，得到112Gb／sPDM－QPSK的信號。信號經過單模光纖（SMF）和摻鉺光纖放大器（EDFA）傳輸后進入接收端，此時光信號通過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90°光混頻器中進相干檢測，經過平衡光電探測器（PD）得到電信號，電信號通過模數轉換器（ADC）進行二倍采樣，最后送入DSP模塊中，使用提出的兩級自適應色散補償算法對整個鏈路的累積CD值進行估計和補償。這里光纖的色散因子、損耗以及非線性系數分別為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算法與新算法補償前后的星座圖。從圖4（a）和（d）可以看出原始信號經過1000km單模光纖后，由于色散的作用使得解調后的信號完全失真。而分別通過ACSPW算法以及本文算法處理后，可以發現色散可以有效地進行補償。對比（b）、（c）以及（e）、（f）可以看出，新算法補償的星座圖更好，說明色散值估計得更加準確，在后端使用非線性補償等算法可以更好地得到QPSK信號。

圖5為新算法與ACSPW算法在200～3000km單模光纖傳輸時，接收功率為－0．985dBm條件下，測試得到的色散值估計精度對比圖。圖5（a）為不同光纖長度下兩種算法估計的色散值與實際值對比圖，可以觀測到新算法與實際值很接近，說明算法的估計精度比較高；圖5（b）是新算法與ACSPW算法色散估計誤差值對比圖，可以發現ACSPW算法估計的誤差值呈現的是鋸齒狀的量化誤差值。這個現象可以通過（3）式解釋，例如，比特率為f＝28G，信號二倍采樣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，造成色散估計值與實際值呈現鋸齒型誤差。由此看出此算法的色散估計精度不高，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，使色散估計值更為精確。為了更為清楚地說明補償算法的性能，還測量了傳輸1000km后的誤碼率（BER），如圖6所示。在參考誤碼率為10－2時，對比傳統ACSPW，新算法的功率罰改善8dB，這表明信號質量得到了極大的提高。

3結論

提出了兩級自適應色散估計算法，可以很好地監測傳輸鏈路的累積色散值，仿真結果表明，新算法色散估計的誤差在－8～＋35ps／nm，而ACSPW算法誤差最大值達到129ps／nm，在參考誤碼率為10－2時，對比傳統ACSPW算法，本文算法的功率罰改善8dB，說明該算法色散估計的精度相比于ACSPW算法具有很大提升，與M－CMA誤差搜索算法精度一樣，但是復雜度比M－CMA誤差搜索算法小。該方法具有算法簡單、高精度、超大色散監測范圍等優點，適用于長距離、動態的、鏈路色散未補償的相干光纖通信系統。

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