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通信工程論文光纖通信中色散補(bǔ)償技術(shù)

所屬分類:電子論文 閱讀142次 時(shí)間:2016-12-16 15:16

本文摘要:隨著光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用,通信工程質(zhì)量控制論文色散已經(jīng)成為制約其通信質(zhì)量與通信效率的重要因素,色散導(dǎo)致的脈沖展寬將造成嚴(yán)重的碼間干擾,對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸有著不利的影響。本通信工程質(zhì)量控制論文主要針對(duì)光纖通信中的色散補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分

  隨著光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用,通信工程質(zhì)量控制論文色散已經(jīng)成為制約其通信質(zhì)量與通信效率的重要因素,色散導(dǎo)致的脈沖展寬將造成嚴(yán)重的碼間干擾,對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸有著不利的影響。本通信工程質(zhì)量控制論文主要針對(duì)光纖通信中的色散補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析,并對(duì)色散補(bǔ)償光纖的應(yīng)用及設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。相信隨著光纖通信技術(shù)的不斷成熟,其將在長(zhǎng)距離高速通信中發(fā)揮更為重要的作用。

廣西通信技術(shù)

  《廣西通信技術(shù)》(季刊)創(chuàng)刊于1981年,由廣西通信學(xué)會(huì);廣西郵電科技情報(bào)中心站主辦。是公開(kāi)發(fā)行的技術(shù)性刊物,面向全國(guó)通信行業(yè)發(fā)行,其宗旨是貫徹“經(jīng)濟(jì)建設(shè)必須依靠科學(xué)技術(shù),科學(xué)技術(shù)工作必須面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)”的科技方針,立足廣西通信事業(yè)現(xiàn)狀,瞄準(zhǔn)通信發(fā)展趨向,積極開(kāi)展通信科技的研討,加強(qiáng)通信理論及新技術(shù)、新業(yè)務(wù)的交流,為廣西通信工程技術(shù)人員提供國(guó)內(nèi)外科技、通信建設(shè)及發(fā)展等信息,促進(jìn)廣西通信科技事業(yè)的繁榮與發(fā)展,更好地為通信現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。

  近年來(lái)隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度、傳輸距離及傳輸質(zhì)量的要求越來(lái)越高,而光纖通信得益于自身高速長(zhǎng)距離的傳輸優(yōu)勢(shì),在生產(chǎn)生活中的諸多領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展,色散已經(jīng)成為制約光纖通信進(jìn)一步發(fā)展的重要因素,本文主要針對(duì)光纖通信中的色散補(bǔ)償技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和闡述。

  關(guān)鍵詞:

  光纖通信;色散補(bǔ)償;應(yīng)用

  1引言

  二十一世紀(jì)以來(lái),隨著信息化時(shí)代的到來(lái),越來(lái)越多的數(shù)據(jù)以數(shù)字化的形式進(jìn)行存儲(chǔ)與傳輸,龐大體量的數(shù)據(jù)使得人們對(duì)通信的速度和距離都有了更高的需求,光纖通信得益于自身高速長(zhǎng)距離的傳輸優(yōu)勢(shì),逐步成為長(zhǎng)距離大數(shù)據(jù)量的主要傳輸方式。隨著光纖通信的推廣與應(yīng)用,光纖通信的數(shù)據(jù)傳輸量不斷增長(zhǎng),為了解決能耗問(wèn)題,光纖放大器等開(kāi)始在光纖通信中得到應(yīng)用,但在解決光纖通信中損耗問(wèn)題的同時(shí),卻也放大了色散的影響,使得色散已經(jīng)成為制約光纖通信的重要影響因素。本文主要針對(duì)光纖通信中的色散問(wèn)題,簡(jiǎn)要分析了色散補(bǔ)償技術(shù),并對(duì)其實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。

  2光纖通信中的色散現(xiàn)象

  在光纖通信中,作為信息傳輸載體的并不是單色光,而是多種不同波長(zhǎng)的光的集合,由于不同波長(zhǎng)的光在傳輸介質(zhì)中的折射率不同,傳輸速度也不同,這就導(dǎo)致光脈沖被展寬,形成了色散。光纖通信作為一種數(shù)字化的通信方式,脈沖的展寬將導(dǎo)致脈沖間的交疊,使得接收機(jī)難以將兩個(gè)脈沖準(zhǔn)確地區(qū)分出來(lái),從而產(chǎn)生了嚴(yán)重的碼間干擾,誤碼率大大提高,不利于光纖通信的質(zhì)量,并且隨著傳輸距離的增大,色散現(xiàn)象不斷加劇,嚴(yán)重制約了光纖通信長(zhǎng)距離高質(zhì)量傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)。為了避免脈沖展寬引起的碼間重疊,增大脈沖間距雖然能避免脈沖間的干擾問(wèn)題,但通信容量與傳輸速度將大大降低,不利于通信帶寬的充分利用,在一定程度上也制約了傳輸距離,不利于光纖技術(shù)的發(fā)展。

  3光纖通信中的色散補(bǔ)償技術(shù)

  由于光纖通信中的色散現(xiàn)象嚴(yán)重制約了光纖通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,因此需要對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償,根據(jù)補(bǔ)償方式與原理的不同,可以將色散補(bǔ)償分為光色散補(bǔ)償、電色散補(bǔ)償以及光電色散補(bǔ)償三類。

  3.1光色散補(bǔ)償

  光色散補(bǔ)償重要利用光學(xué)器件在光域?qū)ιF(xiàn)象進(jìn)行補(bǔ)償,一般來(lái)說(shuō)根據(jù)補(bǔ)償器件與方式的不同,又可以分為以下三種:

  3.1.1色散補(bǔ)償光纖

  色散補(bǔ)償光纖是一種應(yīng)用較為廣泛、較為成熟的無(wú)源補(bǔ)償器件,其可以安裝在光纖的任意位置,利用補(bǔ)償光纖的特有光學(xué)形式對(duì)色散進(jìn)行補(bǔ)償,具有較好的適應(yīng)性與兼容性,在長(zhǎng)距離傳輸光纖的色散補(bǔ)償中,由于長(zhǎng)距離傳輸造成的能量損耗,一般需要在補(bǔ)償光纖后增加光放大器以保證通信的質(zhì)量。色散補(bǔ)償光纖對(duì)溫度變化較為敏感,其具有一定的可變性,在不同條件下的補(bǔ)償效果不同,因此需要增設(shè)自適應(yīng)補(bǔ)償模塊對(duì)其進(jìn)行管理與控制。

  3.1.2啁啾光纖光柵

  啁啾光纖光柵作為一種補(bǔ)償系數(shù)較大的色散補(bǔ)償方式,可以采用盡可能少的補(bǔ)償模塊實(shí)現(xiàn)較好的補(bǔ)償效果,對(duì)節(jié)約補(bǔ)償成本有著積極的意義。當(dāng)不同頻率的光穿過(guò)啁啾光纖光柵時(shí),會(huì)產(chǎn)生反射導(dǎo)致不同的時(shí)延,這就使得啁啾光纖光柵對(duì)色散產(chǎn)生的輻射噪聲具有較強(qiáng)的抑制作用,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)色散的補(bǔ)償。啁啾光纖光柵的適應(yīng)性也較強(qiáng),能夠在不同條件的傳輸光纖中得到應(yīng)用,補(bǔ)償方式簡(jiǎn)便易行,得到了較為廣泛的應(yīng)用。

  3.1.3中點(diǎn)譜反轉(zhuǎn)法

  為了徹底避免光纖通信中的色散現(xiàn)象,采用零色散的傳輸光纖成為人們的解決思路,但由于領(lǐng)色散光纖的性質(zhì),產(chǎn)生的四波混頻現(xiàn)象將嚴(yán)重影響正常的光纖通信功能,中點(diǎn)譜反轉(zhuǎn)法成為解決這一問(wèn)題的重要手段。中點(diǎn)譜反轉(zhuǎn)法通過(guò)光纖通信中色散的相互抵消實(shí)現(xiàn)色散較好的補(bǔ)償,但由于自相位的調(diào)節(jié)容易產(chǎn)生失真的現(xiàn)象,同時(shí)補(bǔ)償成本也較高,因此與其他兩種光色散補(bǔ)償方式相比,這種補(bǔ)償方式的應(yīng)用相對(duì)較少。

  3.2電色散補(bǔ)償

  與光色散補(bǔ)償方式不同,電色散補(bǔ)償主要應(yīng)用在接收端而不是傳輸過(guò)程,主要利用光纖通信中的色散特征對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,從而減少碼間的干擾,提高光纖通信的傳輸質(zhì)量,與光色散補(bǔ)償相比,其成本優(yōu)勢(shì)更大。

  3.2.1線性均衡技術(shù)

  線性均衡技術(shù)就是將色散造成的脈沖展寬引起的碼間干擾信號(hào)視為線性干擾信號(hào),通過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)利用橫截濾波器增加反向數(shù)值信號(hào)抵消干擾信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)色散的補(bǔ)償。這種橫截濾波器石油不同時(shí)延不同權(quán)重的抽頭組成的組合濾波器,通過(guò)對(duì)碼間干擾信號(hào)的估計(jì)調(diào)整抽頭的權(quán)重,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)線性均衡,達(dá)到色散補(bǔ)償?shù)男Ч�。線性均衡器原理簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)輕巧,得到了較為廣泛的應(yīng)用,但隨著抽頭數(shù)目的增多,冗余數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致均衡器對(duì)噪聲產(chǎn)生放大作用,不利于光線中信號(hào)的傳輸。

  3.2.2判決反饋均衡技術(shù)

  判決反饋均衡技術(shù)較好地解決了線性均衡技術(shù)存在的噪聲放大問(wèn)題,其通過(guò)兩個(gè)橫向?yàn)V波器的級(jí)聯(lián),一個(gè)用于線性均衡處理,另一個(gè)負(fù)責(zé)將均衡結(jié)果反饋至判決器進(jìn)行判決。雙濾波器的均衡方式使其具有一定的記憶功能,能夠根據(jù)已有的判決信息自適應(yīng)調(diào)整后續(xù)判決門限,從而保證在噪聲干擾下,能夠?qū)Υa間干擾具有較好地檢測(cè)的分割效果。

  3.2.3最大似然均衡技術(shù)

  最大似然均衡技術(shù)具有均衡與判決功能,其通過(guò)利用數(shù)據(jù)序列中碼間的相關(guān)特性,將整個(gè)序列視為一個(gè)統(tǒng)一的整體進(jìn)行處理,從而有效地抑制了噪聲的干擾,提高了對(duì)色散引起的碼間干擾的均衡效果,具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。盡管最大似然均衡技術(shù)具有較好的均衡效果,但其均衡器設(shè)備成本較高,因此在實(shí)際中應(yīng)用較少,只在一些對(duì)均衡效果要求較高且對(duì)成本要求較低的條件下得到應(yīng)用。

  4光纖通信中色散補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

  光色散補(bǔ)償從色散產(chǎn)生的物理本質(zhì)上對(duì)其進(jìn)行了抑制和補(bǔ)償,具有較好的適應(yīng)能力和補(bǔ)償效果,在長(zhǎng)距離光纖通信中得到了較為廣泛的應(yīng)用,本文主要針對(duì)基于色散補(bǔ)償光纖的色散補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和闡述。

  4.1色散補(bǔ)償原理

  根據(jù)色散的性質(zhì)不同,可以將色散分為正色散與負(fù)色散,兩者對(duì)光脈沖有著不同的影響。正色散能夠展寬光脈沖,是造成碼間干擾的重要原因,而負(fù)色散則壓縮光脈沖,這對(duì)光纖通信而言有著積極的意義,因此對(duì)色散的補(bǔ)償主要是指對(duì)正色散的補(bǔ)償。以常規(guī)的G.652單模光纖為例,光信號(hào)其在1.55附近將產(chǎn)生正色散,造成碼間干擾,而色散補(bǔ)償光纖由于不同的光纖材料,光信號(hào)在1.55附近將產(chǎn)生較高的負(fù)色散,通過(guò)常規(guī)光纖與色散補(bǔ)償光纖的級(jí)聯(lián),能夠利用色散補(bǔ)償光纖的負(fù)色散補(bǔ)償常規(guī)光纖的正色散,從而實(shí)現(xiàn)光纖通信中色散的補(bǔ)償,校正脈沖展寬效應(yīng)及帶來(lái)的碼間干擾,大大提高光纖通信的質(zhì)量。

  4.2色散補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  色散補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示,根據(jù)色散程度的計(jì)算,在常規(guī)光纖中增設(shè)相應(yīng)長(zhǎng)度的色散補(bǔ)償光纖,從而實(shí)現(xiàn)了色散造成的脈沖展寬的校正,并通過(guò)放大器提高了光纖通信的傳輸速度與傳輸效率。通過(guò)圖1可以看出,光源信號(hào)經(jīng)過(guò)常規(guī)光纖的傳輸后,正色散使得脈沖發(fā)生了明顯的展寬,形成了嚴(yán)重的碼間干擾,嚴(yán)重影響了光纖通信的質(zhì)量。經(jīng)過(guò)色散補(bǔ)償光纖負(fù)色散的補(bǔ)償,脈沖發(fā)生了明顯的收窄,避免了脈沖間的交疊問(wèn)題,有效解決了碼間干擾,取得了較好的色散補(bǔ)償效果。首先,色散補(bǔ)償光纖作為一種無(wú)源器件,使其在配置過(guò)程中可以不考慮對(duì)其他器件的影響,配置策略更為靈活,可以布置在光纖傳輸鏈路的任意位置進(jìn)行補(bǔ)償;其次色散補(bǔ)償光纖與常規(guī)光纖的級(jí)聯(lián)操作較為便捷;此外色散補(bǔ)償光纖的補(bǔ)償能力較強(qiáng),對(duì)于長(zhǎng)距離光纖通信的色散補(bǔ)償具有一定的優(yōu)勢(shì)。

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