基于参量放大器的光通信系统中QC-LDPC码的研究

由于光在光纤中传输受到色散的作用以及光纤参量 放大器(FOPA)的不理想均会导致光信号在传输过程中的畸 变,从而影响光传输系统的误码率(BER)性能。为了减小高 非线性光纤(HNLF)和泵浦的影响,本文通过采用由最小环长 最大化算法构造的QC-LDPC码作为基于FOPA的40Gbit/s非归零差分 移相键控(NRZ-DPSK)调制光通信系统的前 向纠错码来降低系统的BER,从而达到提高整个通信系统性能 的目的。仿真结果表明,在10km传输光 纤条件下,相同码长不同码率的QC-LDPC码可以使BER达到10－11数量级;在相同码型和不同传输光纤 长度的条件下,BER也可以达到10－11数量级。利用最小环长最大化算法构造的QC-LDPC码可以纠正通 信光在传输中受到光纤色散以及FOPA中HNLF和泵浦抖动引起的相位失配 而导致的误码,从而达到了提高通信质量的目的。     

级联光纤参量放大器的增益特性分析

首先介绍了级联结构光纤参量放大器的工作原理,即通过两种光纤色散补偿来平坦信号输出增益。其次推导出小信号近似下单泵浦级联光纤参量放大器的信号输出增益表达式,并在此基础上利用Matlab软件对影响增益特性的各个参数进行数值分析。结果表明,级联光纤参量放大器的峰值增益与增益带宽,受到分段数、泵浦光功率、泵浦波长、色散补偿光纤(DCF)长度、高非线性光纤(HNLF)的零色散波长、HNLF长度、HNLF非线性系数和HNLF色散斜率的影响。     

PSA平均光孤子系统传输性能的研究

本采用计算机系统仿真的方法，研究了应用相敏光放大器(PSA)作为在线放大器的采用平均孤子传输方案的光孤子通信系统中，泵浦光与信号光之间的相位漂移、光纤色散对光孤子通信系统传输性能的影响。仿真的结果表明：泵浦光与信号光之间的相位漂移将导致孤子幅度的下降；由于PSA增益的相敏特性，光纤色散导致孤子脉冲主瓣幅度下降，脉宽展宽，出现旁瓣。     

一种高速长距离光通信系统中QC-LDPC码的构造方法

提出了一种新的准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的构造方法,给出了用该方法构造无环四QC-LDPC码的充分条件。并针对光通信系统的传输特点,用此方法构造了适用于高速长距离光通信系统的QC-LDPC(4 221,3 956)码。仿真结果分析表明:在码率为93.7%、误码率BER为10-6时,与广泛用于光通信系统中的经典RS(255,239)码相比,其净编码增益(NCG)提高了约1.8dB;比SCG-LDPC(3 969,3 720)码的NCG提高了约0.2dB,距离香农极限约1.4dB,且远低于PEG-LDPC(4 221,3 956)码的错误平层,这正满足光通信系统中低错误平层的要求。     

基于窄带光纤光栅的单边带调制及其传输特性

利用自制的窄带光纤Bragg光栅(NFBG)获得了单边带(SSB)调制信号,并在标准单模光纤(G.652)上分别进行双边带(DSB)和SSB调制信号的传输,传输了155 km G.652后采用自制的啁啾光纤Bragg光栅(CFBG)进行色散补偿.结果表明,在同样的入纤光功率下获得相同的误码率(BER),SSB信号的功率代价比DSB信号的小,在BER为E-12数量级时,SSB信号的功率代价比DSB信号小0.8 dB.     

光通信中基于有限域加群的一种QC-LDPC码

针对光通信系统传输特性要求的日益提高,基于有限域GF(q)加群提出了一种构造简单且适合光通信系统的新颖准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码构造方法,该构造方法可灵活的调整码长、码率且其编译码复杂度低。用此方法构造了适用于光通信系统的规则QC-LDPC(4599,4307)码。仿真结果表明,在BER=10-7时且码率均为93.7%的情况下,所构造的QC-LDPC(4599,4307)码的净编码器增益(NCG)比已广泛应用于光通信系统中的经典RS(255,239)码提高了约2.2dB,比用SCG构造方法构造的SCG-LDPC(3969,3720)码和非规则的QC-LDPC(3843,3603)码的NCG分别提高了约0.47dB和0.25dB,距离香农限约1dB。因而其纠错性能更强,更适用于高速长距离光通信系统。     

基于增益开关激光器和HNLF的超连续谱产生实验研究

基于增益开关激光器和高非线性光纤(HNLF),对产生超连续(SC)谱的方案进行了实验研究。验证了采用不同输入功率以及不同非线性系数的光纤对SC光源输出频谱的影响。针对频谱编码光码多分址(OCDMA)系统应用,提出了衡量SC光源性能的平坦度指标定义,即为C波段内除种子尖峰外的最大功率与最小功率的差值。针对采用HNLF不易产生SC光源,提出采用具有幅度均衡功能的波长选择开关(WSS)对SC光源的平坦度指标进行优化,平坦度从9dB降至3dB。将上述SC光源应用于动态可重构频谱编码OCDMA系统中,实现了40km的传输实验,误码率(BER)优于10-9。     

常规DSF光纤参变放大器的带宽拓宽研究

为了拓宽常规色散位移光纤(DSF)型双抽运光纤参变放大器(FOPA)的放大带宽,提出了用DSF和单模光纤(SMF)级联来构造周期色散补偿双抽运FOPA的思想。利用SMF正的二阶色散以减小DSF负的四阶色散引起的相位失配,从而达到有效拓宽FOPA放大带宽的目的。结合四波混频耦合方程对该双抽运FOPA进行仿真研究,得到拓宽为69nm的放大带宽的结果。结果表明,光纤长度一定时,采用给出的最佳补偿光纤长度进行色散补偿,可有效减小因DSF四阶色散引起的相位偏移,进而拓宽放大带宽;分多段级联进行色散补偿时,可进一步拓展放大带宽。     

基于光纤光参量放大的多通道全光非归零/归零码转换器

提出了一种基于光纤光参量放大器(FOPA)的多通道全光非归零码(NRZ)/归零码(RZ)调制格式转换的方案.该方案中,非归零码信号与同步的时钟抽运光共同注入到高非线性光纤(HNLF)中,由高非线性光纤构成的参量放大器把非归零码信号转换为归零码信号,同时不改变信号光的波长.多通道的码型转换器以两路10 Gb/s的非归零码进行了实验论证.转换后的归零码信号的信噪比(SNR)高于7.6 dB,其脉冲宽度约为30 ps,并且具有3dB的消光比(ER)提高.根据多通道码型转换器的实现原理,该码型转换器可以应用于40 Gb/s或更高比特率的多通道码型变换操作.     

一种适用于光通信系统中的QC-LDPC码的构造

为了满足快速发展的光通信系统不断扩大的需求 ,基于有限域的两个不同本原元提出了一种准循环低密度奇偶校 验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC)码的构造方法,构造的基矩阵 中不含4环,译码时纠错性能良好。将两 个本原元组合,通过调整基矩阵结构,使构造的码字最小距离增大,从而提升码字的纠错性 能。仿真结果表明:在相同 的仿真环境下,当误比特率(Bit Error Rate,BER)为10－6时 ,构造的码率为93.7%的QC-LDPC(3780540)码的净编码增益(Net Coding Gain,NCG)比同样是利用有限域本原元(Primitive Elements,PE)构造的PE-QC-L DPC(3780540)码,提高了0.38dB;同 时,与适用于光通信中利用有限域中两个不同子群(Sub-Groups,SG)构造的SG-QC-LDPC( 3780540)码和已广泛应用于光通 信的ITU-T G.975.1标准中的LDPC(32 640,30592)码相比,净编码增益 分别有0.2dB和0.72dB的提升。     

空间激光通信中基于原模图的LDPC码构造方法

研究了空间激光通信系统中的信道编码算法,基于原模图和准循环扩展,提出了一种性能优异的低密度奇偶校验(LDPC)码构造方法,可以满足光通信系统中的高速编译码需求。仿真结果表明,构造的LDPC码纠错性能强,在误码率(BER)为10-9数量级处仍未出现误码平底,适合长距离空间激光通信系统。     

SRS对基于FWM的光纤参量放大器增益性能的影响

为了研究受激喇曼散射(SRS)对基于四波混频(FWM)的光纤参量放大器(FOPA)增益性能的影响,本文采用四阶龙格库塔法求解SRS和FWM共同作用下的稳态非线性耦合波方程,并针对泵浦间隔、泵浦功率、非线性系数、泵浦中心波长、零色散波长、色散斜率等因素分析S RS对基于FWM的FOPA增益性能的影响.研究结果表明,当光纤...     

一种改进的基于中国剩余定理的QC-LDPC码构造方法

为增大QC-LDPC码围长的同时减少码中包含的短环,提高其纠错性能,提出了一种基于中国剩余定理( CRT)的QC-LDPC码改进联合构造方法。该方法将设计围长为g的长码长的QC-LD-PC码的问题简化为设计一个围长为g的短分量码的问题,然后通过对其余分量码校验矩阵的列块进行适当置换,使得构造出的QC-LDPC码具有更少的短环和更优的性能,更适于可靠性要求较高的通信系统。仿真结果表明,与已有的CRT联合构造方法设计的QC-LDPC码相比,新方法构造的QC-LDPC码具有更少的短环,在误码率为10-6时获得了1.2 dB的编码增益。     

单模光纤在市内通信网中的应用

对于一个通信系统的要求主要是两条。一是无中继通信的距离要长;二是能传输的信息量要大;对于数字通信来说,便是在规定的误码率条件下得到最高的通信码速。当长波长(1.3μm,1.55μm)光纤传输发展起来之后,光纤的衰耗性能已降到短波长(0.85μm)光纤的三分之一到四分之一以下,从而限制长距离光纤通信的因素主要是光纤的色散。为降低光纤的色散(模间色散),这使单模传输显出它突出的优越性。由于在1.3μm 波长,单模光纤的色散可以得到最低值,     

模式群分集复用系统中发送端信号光入射条件的优化

针对模式群分集复用(MGDM)系统运算量大和硬件 实现困难的问题。通过在发送 端选择最佳的入射偏芯距和高斯光尺寸对信号光入射条件的优化,最大限度降低系统的码间 干扰(ISI)和信道串扰(ICI)的程度。在不进行电色散补偿的情 况下,实现了两路10 Gb/s信号在多模光纤(MMF)中有效传输400m, 误码率(BER)低于10－3。     

色散平坦光纤中的高速率PM-16QAM信号传输研究

提出了一种高速率、偏振复用、正交幅度调制信号的色散平坦光纤传输系统,传输速率分别为160 Gbps和256 Gbps,调制格式为PM-16QAM。实验研究了色散平坦光纤链路系统的传输特性,并分别与非零色散位移光纤和标准单模光纤链路传输特性做了比较。实验结果表明,较低输入光功率情况下,PM-16QAM信号在160 Gbps传输50 km时,经色散平坦光纤传输后的误差矢量幅度EVM优于经非零色散位移光纤传输情况0.5%,比特误码率BER优于非零色散位移光纤传输情况两个数量级;色散平坦光纤链路能更好地衰减旁瓣噪声;256 Gbps传输50 km和75 km时,仅在色散平坦光纤链路传输后可以较好地解调出信号;传输距离越长,保持较好特性时输入光功率范围越小。对比160 Gbps和256 Gbps情况,高速率PM-16QAM信号在色散平坦光纤链路的传输特性优于非零色散位移光纤和标准单模光纤链路的传输特性,传输速率越高、传输距离越长效果越明显。     

多信源多中继编码协作系统准循环LDPC码的联合设计与性能分析

为解决多信源多中继低密度奇偶校验(LDPC)码编码协作系统编码复杂度高、编码时延长的问题,该文引入一种特殊结构的LDPC码—基于生成矩阵的准循环LDPC码(QC-LDPC)码。该类码结合了QC-LDPC码与基于生成矩阵LDPC (G-LDPC)码的特点,可直接实现完全并行编码,极大地降低了中继节点的编码时延及编码复杂度。在此基础上,推导出对应于信源节点和中继节点采用的QC-LDPC码的联合校验矩阵,并基于最大公约数(GCD)定理联合设计该矩阵以消除其所有围长为4, 6(girth-4, girth-6)的短环。理论分析和仿真结果表明,在同等条件下该系统的误码率(BER)性能优于相应的点对点系统。仿真结果还表明,与采用显式算法构造QC-LDPC码或一般构造QC-LDPC码的协作系统相比,采用联合设计QC-LDPC码的系统均可获得更高的编码增益。     

单模光纤与多模光纤的色散

色散是光纤的传输特性之一。由于不同波长光脉冲在光纤中具有不同的传播速度,因此,色散反应了光脉冲沿光纤传播时的展宽。光纤的色散现象对光纤通信极为不利。光纤数字通信传输的是一系列脉冲码,光纤在传输中的脉冲展宽,导致了脉冲与脉冲相重叠现象,即产生了码可干扰,从而形成传输码的失误,造成差错。为避免误码出现,就要拉长脉冲间距,导致传输速率降低,从而减少了通信容量。另一方面,光纤脉冲的展宽程度随着传输距离的增长而越来越严重。因此,为了避免误码,光纤的传输距离也要缩短。光纤的色散可分为：     

基于大衍数列的规则QC-LDPC码构造方法

结合杨辉三角的结构形式,基于大衍数列提出了一种列重为3或4的规则准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的新构造方法.该方法构造的校验矩阵围长至少为6,码长可灵活变化,并且可节省存储空间.仿真结果表明:在相同的仿真参数下,当误码率(BER)为10-6时,所构造的列重为3的QC-LDPC(1260,620)码的净编码增益(NCG)比二次函数码改善了1 dB左右;列重为4的QC-LDPC(6056,3028)码相对于WMC-OCS、QC-OCS码分别有0.1 dB和0.2 dB的NCG提升.     

基于HNLF的RZ到NRZ的全光码型转换

数值仿真分析了利用高非线性光纤(HNLF)的交叉相位调制(XPM)效应实现归零(RZ)码到非归零(NRZ)码的转换,并讨论了RZ信号占空比、光纤色散对转换后NRZ信号Q因子的影响.数值结果表明:转换后NRZ码的Q值受输入RZ信号占空比的影响;而且RZ信号与连续的探测光之间的色散差也严重影响转换后NRZ信号的Q因子值.