ocdma光纤接入系统关键技术分析

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1、广西师范大学硕士学位论文1．20CDMA技术概述1．2．2oCDMA基本原理OCDMA是一种根据光地址码进行编解码，在光纤中传输的扩频通信方式。OCDMA系统主要由用户信号源、光源、光调制器、编解码器、耦合器及光电探测器等器件组成。图1．1为光码分多址系统的典型结构，发射端主要由用户信号源、光源(窄脉冲光源)、光调制器和编码器组成。接收端主要由解码器、光电探测器以及阈值器件组成。编码器由系统分配给用户的扩频地址码控制，用户信号经编码器扩频编码处理后，送入星型结构(星型耦合器等)中，叠加合成后的矢量信号进入光纤信道中传输。在接收端，信号矢量经解码器解码，解码时由用户相应的

2、匹配地址码对合成信号做相关运算，结果送入光电探测器，经阈值器件判决后重建用户原始信号。OCDMA系统中新上路的用户信号经扩频编码后可直接叠加在合成的矢量信号上，无需要求严格同步，具有随机异步接入的特点。通过对信号的扩频处理，增大了编码信号的带宽，提高了系统的抗干扰能力。除了上述的特点之外，OCDMA系统还具有支持全光通信、保密性佳、多综合服务等特点。图1．1典型OCDMA系统结构OCDMA系统根据其特性进行分类：按采用的地址码维数不同，可划分为一维系统、二维系统、三维或多维系统；按采用的地址编码类型的不同，可划分为扩时系统、跳频系统、扩时，跳频系统、扩时／空域编码系统等

3、；按采用的地址编码方式的不同，可划分为相干系统和非相干系统。这里对相干系统与非相干系统做简要介绍：相干系统中相位编码是其主要的编码方式，利用光源的相干性对所要传输的信号相位进行编码，此种编码方式可产生严格正交的扩频序列，获得双极性“+l，．1”的码序列【8】。由于利用光源的相干性进行编码，期望用户的信号是相干叠加，而多址干扰(MAI)为非相干叠加，因此通过在接收端采用平衡探测器可有效地消除多址干扰的影响，一提高系统性能。但是此类系统对激光源的相干性要求苛刻，接收端同步严格，高度依赖器件的性能，系统实施成本高且难度大。非相干系统是利用光场强度对所要传输的信号进行编码，由于

4、只能通过光强(光脉冲)的有无来进行表示，所以在非相干系统中传输信号为“0，l”。地址码序列为“0，l”序列，2广西师范大学硕士学位论文码字之间无法达到完全正交，只能是伪正交，非相干叠加的多址干扰是该类型系统误码性能劣化的主要因素。但是非相干系统对器件要求不高，实现相对简单，所以一直是研究的热点，被认为是OCDMA系统实用化的最佳选择【91。表1．1为OCDMA系统的主要性能比较。表1．IOCDMA系统的主要性能比较OCDMA非相干相干系统时域频域2D一时域／频域时域频域码字单极性码双极性码码字相关性差中好中码字容量小中大多址干扰高中低同差拍噪声低中高同光纤布拉格主要光纤

5、延时线空间光调制器阵列波导光栅超结构光纤光栅编解码器／光纤布拉格布拉格光栅／平面光路光栅／平面光路／阵列波导光棚光源暴；蒜习黧高速超高速相干1．2．30CDIdA关键技术OCDMA系统具有随机异步接入，低延迟，系统软容量等优势，但目前尚未实用化，主要原因在于未能构造出性能优良、易于实现的光地址码码集，并在现有器件性能指标下设计并实现合适的编解码器【lo】。光地址码是光码分多址技术的核心，地址码性能的优劣是光码分多址系统实用化的重要前提及关键，系统以地址码构成不同的码分信道，从而实现多址。其性能的好坏关系到系统的用户容量、信号传输质量和误码性能等。地址码的设计方法很多，但

6、都围绕地址码的码字长度、码字重量、自相关性和互相关性等参数来设计，主要用地址码容量的大小和误码性能的优劣作为主要指标来衡量地址码的性能。不同的应用场景下，对地址的要求也不一样，当系统着重安全性时，码字容量越小则越易被截获和破解，此时牺牲码字的相关性也要保证码字的容量。当系统需要满足多速率要求时，则需要地址码码长具有可变性。当系统适应多服务质量时，那么地址码就需可变码重。编解码器是光码分多址系统的关键部件，实现光地址码序列的发生，并对用户信号进行编解码，其结构和特性对系统有着重要的影响。OCDMA系统中，发射端编码器根据特气广西师范大学硕士学位论文定的地址码序列对信息进行

7、编码，接收端解码器将接收到的己编码扩频序列进行相关解扩并恢复出相应信息。典型的编解码器有：光纤延时线编解码器、阵列波导光栅编解码器、光纤布拉格光栅编解码器等㈣。表1．2为典型编解码器的主要性能比较。表1．2典型编解码器的主要性能比较编解码器光纤延时线俐波导煳光嚣格箬墓馨麓平面光路相干／非相干相干应用范围时域时域／频域时域产生长码能力低中高重构能力难中易集成度低中高中复杂度中向1民高中成本低高低高中除上述外，提高系统抑制多址干扰的能力，改善信号在系统传输时所受色散及非线性效应的影响，接入网协议等也是影响OCDMA系统实用化的重要因素。1．2