100G相干光通信系统仿真研究
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摘 要.....................................................................................................................................................i Abstract ................................................................................................................................................ii 第一章 绪 论........................................................................................................................... - 1 -
ii
பைடு நூலகம்
毕业设计（论文）报告纸
Through the simulation study of the system, we found that cross link unit length, link compensation fiber length and the number of channels are important factors that influence the transmission performance, by reducing the link unit span length, compensate the fiber length and the number of channels can improve transmission performance.
3). Through the simulation of the system, the difference of the transmission performance of the system is analyzed by MATLAB software.
4). According to the simulation results, the possible method of improving the performance is presented.
作者签名： （学号）：
年月日
毕业设计（论文）报告纸
100Gb/s 相干光通信系统仿真研究
摘要
随着社会的不断发展，信息的爆炸式增长以及互联网的普及，人们对于系统传输容量和 速度的需求不断上升，而就现有的通信网络的传输带宽而言，远远不能满足人们的需求。近 几年的研究表明，将相干光探测技术与数字信号处理（DSP）技术相结合，传输带宽与传输 速率将得到大幅度的提高。现代相干光通信系统传输速率已达到单波长 100Gb/s，其中对光信 号进行采样、数字化后，依据数字信号处理技术实现信号均衡与恢复等是十分关键的技术。 本论文将针对光纤链路的传输特性，研究相干光通信系统以及接收机中数字信号处理技术， 通过电域的 DSP 对诸如色散、相位偏移等导致的信号损伤进行灵活地补偿。本文的主要研究 内容如下：
1）.研究 100Gb/s 相干光通信系统的组成结构，设计搭建该系统。 2）.研究接收机 DSP 子系统的功能、算法，其中，重点研究模数转换、信道均衡以及频 率估计与载波恢复这三个子系统。 3）.通过 MATLAB 软件对系统进行仿真研究，分析不同情况下系统传输性能的差异。 4）.根据仿真结果提出改善性能的可行方法。 通过对系统的仿真研究，我们发现单位链路跨段长度、链路中补偿光纤的长度和信道数 是影响传输性能的重要因素，通过减少单位链路跨段长度、补偿光纤长度以及信道数，均可 提高传输性能。
1). Study about the structure of the 100Gb/s coherent optical communication system, design and built the system.
2). Research on the function and algorithm of the receiver DSP subsystem. We will on the three subsystems: digital conversion, channel equalization, frequency estimation and carrier recovery.
关键词：相干光通信 数字信号处理（DSP） 电域色散补偿（EDC） 光纤非线性效应
i
毕业设计（论文）报告纸
Simulation study of 100Gb/s coherent optical communication system
Abstract
With the rapid progress of society, the explosive growth of information and the popularization of Internet, people’s demand for transmission capacity and speed of the system will continue to rise, and the transmission bandwidth of the existing communication network is far from being able to meet people's needs. In recent years, the study shows that coherent optical detection technology and digital signal processing (DSP) combining techniques, transmission bandwidth and transmission rate will be greatly improved. Modern coherent optical communication system, the transmission rate has reached 100GB / s single wavelength, it is very critical technology to realize signal equalization and recovery by the digital signal processing technology after the optical signal was sampled and digitized . In this thesis, we will study the transmission characteristics of optical fiber link, and study the digital signal processing technology in the optical communication system and the receiver, and the signal damage caused by the factors such as dispersion and phase shift will be flexibly compensated by the method of electric field. The main research contents of this paper are as follows:
1.1 引言.................................................................................................................................. - 1 1.2 相干光通信系统的发展历程.......................................................................................... - 1 1.3 100Gb/s 相干光通信系统结构简介 ................................................................................ - 3 1.4 影响相干通信传输性能的几点因素.............................................................................. - 4 1.5 本文研究的内容与意义.................................................................................................. - 5 第二章 相干光接收机及 DSP 算法简介 ..................................................................................... - 7 2.1 引言................................................................................................................................... - 7 2.2 相干光接收机的组成与原理.......................................................................................... - 7 2.3 相干光接收机子系统算法简介..................................................................................... - 10 -
Key Words：Coherent optical communication；Digital signal processing (DSP)；Electrical
dispersion compensation (EDC)； Fiber optic nonlinearity effect.
iii
毕业设计（论文）报告纸
2.3.1 模数转换............................................................................................................. - 10 2.3.2 信道均衡............................................................................................................. - 11 2.3.3 频率估计与载波恢复......................................................................................... - 13 2.4 本章小结......................................................................................................................... - 15 第三章 100Gb/s 相干光通信的仿真及其参数设计 .................................................................. - 16 3.1 引言................................................................................................................................ - 16 3.2 EDC 算法的原理及在接收机 DSP 单元的实现 .......................................................... - 16 3.3 EDC 算法下系统性能的仿真研究................................................................................ - 19 3.3.1 EDC 的参数选取................................................................................................. - 20 3.3.2 不同色散管理链路系统中 EDC 的性能............................................................ - 22 3.3.3 EDC 在单波长与 WDM 系统中的性能................................................................. - 25 3.4 本章小结......................................................................................................................... - 26 第四章 总结与展望..................................................................................................................... - 28 -
编号
南京航空航天大学
毕业设计
题 目 100Gb/s 相干光通信系统仿真研究
学生姓名 学号 学院 专业 班级 指导教师
贾逸群 041120235 电子信息工程学院 信息工程 0411202 张方正 讲师
二〇一五年六月
南京航空航天大学 本科毕业设计（论文）诚信承诺书
本 人 郑 重 声 明 ： 所 呈 交 的 毕 业 设 计 （ 论 文 ）（ 题 目 ： 100Gb/s 相干光通信系统仿真研究）是本人在导师的指导下独立进行 研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以 标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写的成果作品。
摘 要.....................................................................................................................................................i Abstract ................................................................................................................................................ii 第一章 绪 论........................................................................................................................... - 1 -
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பைடு நூலகம்
毕业设计（论文）报告纸
Through the simulation study of the system, we found that cross link unit length, link compensation fiber length and the number of channels are important factors that influence the transmission performance, by reducing the link unit span length, compensate the fiber length and the number of channels can improve transmission performance.
3). Through the simulation of the system, the difference of the transmission performance of the system is analyzed by MATLAB software.
4). According to the simulation results, the possible method of improving the performance is presented.
作者签名： （学号）：
年月日
毕业设计（论文）报告纸
100Gb/s 相干光通信系统仿真研究
摘要
随着社会的不断发展，信息的爆炸式增长以及互联网的普及，人们对于系统传输容量和 速度的需求不断上升，而就现有的通信网络的传输带宽而言，远远不能满足人们的需求。近 几年的研究表明，将相干光探测技术与数字信号处理（DSP）技术相结合，传输带宽与传输 速率将得到大幅度的提高。现代相干光通信系统传输速率已达到单波长 100Gb/s，其中对光信 号进行采样、数字化后，依据数字信号处理技术实现信号均衡与恢复等是十分关键的技术。 本论文将针对光纤链路的传输特性，研究相干光通信系统以及接收机中数字信号处理技术， 通过电域的 DSP 对诸如色散、相位偏移等导致的信号损伤进行灵活地补偿。本文的主要研究 内容如下：
1）.研究 100Gb/s 相干光通信系统的组成结构，设计搭建该系统。 2）.研究接收机 DSP 子系统的功能、算法，其中，重点研究模数转换、信道均衡以及频 率估计与载波恢复这三个子系统。 3）.通过 MATLAB 软件对系统进行仿真研究，分析不同情况下系统传输性能的差异。 4）.根据仿真结果提出改善性能的可行方法。 通过对系统的仿真研究，我们发现单位链路跨段长度、链路中补偿光纤的长度和信道数 是影响传输性能的重要因素，通过减少单位链路跨段长度、补偿光纤长度以及信道数，均可 提高传输性能。
1). Study about the structure of the 100Gb/s coherent optical communication system, design and built the system.
2). Research on the function and algorithm of the receiver DSP subsystem. We will on the three subsystems: digital conversion, channel equalization, frequency estimation and carrier recovery.
关键词：相干光通信 数字信号处理（DSP） 电域色散补偿（EDC） 光纤非线性效应
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毕业设计（论文）报告纸
Simulation study of 100Gb/s coherent optical communication system
Abstract
With the rapid progress of society, the explosive growth of information and the popularization of Internet, people’s demand for transmission capacity and speed of the system will continue to rise, and the transmission bandwidth of the existing communication network is far from being able to meet people's needs. In recent years, the study shows that coherent optical detection technology and digital signal processing (DSP) combining techniques, transmission bandwidth and transmission rate will be greatly improved. Modern coherent optical communication system, the transmission rate has reached 100GB / s single wavelength, it is very critical technology to realize signal equalization and recovery by the digital signal processing technology after the optical signal was sampled and digitized . In this thesis, we will study the transmission characteristics of optical fiber link, and study the digital signal processing technology in the optical communication system and the receiver, and the signal damage caused by the factors such as dispersion and phase shift will be flexibly compensated by the method of electric field. The main research contents of this paper are as follows:
1.1 引言.................................................................................................................................. - 1 1.2 相干光通信系统的发展历程.......................................................................................... - 1 1.3 100Gb/s 相干光通信系统结构简介 ................................................................................ - 3 1.4 影响相干通信传输性能的几点因素.............................................................................. - 4 1.5 本文研究的内容与意义.................................................................................................. - 5 第二章 相干光接收机及 DSP 算法简介 ..................................................................................... - 7 2.1 引言................................................................................................................................... - 7 2.2 相干光接收机的组成与原理.......................................................................................... - 7 2.3 相干光接收机子系统算法简介..................................................................................... - 10 -
Key Words：Coherent optical communication；Digital signal processing (DSP)；Electrical
dispersion compensation (EDC)； Fiber optic nonlinearity effect.
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毕业设计（论文）报告纸
2.3.1 模数转换............................................................................................................. - 10 2.3.2 信道均衡............................................................................................................. - 11 2.3.3 频率估计与载波恢复......................................................................................... - 13 2.4 本章小结......................................................................................................................... - 15 第三章 100Gb/s 相干光通信的仿真及其参数设计 .................................................................. - 16 3.1 引言................................................................................................................................ - 16 3.2 EDC 算法的原理及在接收机 DSP 单元的实现 .......................................................... - 16 3.3 EDC 算法下系统性能的仿真研究................................................................................ - 19 3.3.1 EDC 的参数选取................................................................................................. - 20 3.3.2 不同色散管理链路系统中 EDC 的性能............................................................ - 22 3.3.3 EDC 在单波长与 WDM 系统中的性能................................................................. - 25 3.4 本章小结......................................................................................................................... - 26 第四章 总结与展望..................................................................................................................... - 28 -
编号
南京航空航天大学
毕业设计
题 目 100Gb/s 相干光通信系统仿真研究
学生姓名 学号 学院 专业 班级 指导教师
贾逸群 041120235 电子信息工程学院 信息工程 0411202 张方正 讲师
二〇一五年六月
南京航空航天大学 本科毕业设计（论文）诚信承诺书
本 人 郑 重 声 明 ： 所 呈 交 的 毕 业 设 计 （ 论 文 ）（ 题 目 ： 100Gb/s 相干光通信系统仿真研究）是本人在导师的指导下独立进行 研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以 标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写的成果作品。