高速光纤通信系统的电子色散补偿技术

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1、工学硕士学位论文高速光纤通信系统的电子色散补偿技术刘力波哈尔滨工业大学2007年12月国内图书分类号：TN929.11国际图书分类号：654工学硕士学位论文高速光纤通信系统的电子色散补偿技术硕士研究生：刘力波导师：姚勇教授副导师：张颖申请学位：工学硕士学科、专业：物理电子学所在单位：深圳研究生院答辩日期：2007年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN929.11U.D.C:654DissertationfortheMasterDegreeofEngineering

2、ELECTRONICDISPERSIONCOMPENSATIONFORHIGHSPEEDOPTICALFIBERCOMMUNICATIONCandidate:LiuLiBoSupervisor:Prof.YaoYongAssociateSupervisor:ZhangYingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:PhysicalElectronicsAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateof

3、Defence:December,2007Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要有多种原因会引起光波系统的传输损伤，包括光纤的色度色散和偏振模色散、激光器和光纤的非线性、非理想的接收机响应、回声以及半导体放大器引起的失真。当网络从2.5Gbit/s升级到10Gbit/s，在系统中使用有效的传输失真补偿技术变得十分必要。电子色散补偿技术被认为是减轻OC-192/STM-64链路传输损伤的一种

4、较经济的方法，它主要有两种实现形式：基于模拟电路实现的前馈均衡/判决反馈均衡器和基于数字信号处理的最可几序列估计器。本文的主要任务是研究电子色散补偿技术的算法、实现、评价体系。总的来说包括以下几个部分：(1)详细讨论了由于传输损伤而引起的光纤信道失真；分析和比较了三种光通信系统中使用的电子色散补偿技术算法；使用光通信系统传输波形数据测试和验证了基于电子色散补偿的接收机模型。试验结果表明该接收机可将系统的色散容限从1600ps/nm(80Km)提高到3600ps/nm(215Km)。(2)设计了应用

5、于10Gbit/s的MLSE接收机模块，基于最可几序列估计均衡器的接收机被用来克服OC-192链路中由于光纤色散（色度色散和偏振模色散）、噪声（自发辐射噪声以及接收机噪声）、激光器和光纤的非线性引起的码间干扰。接收机接收来自TIA的色散受损的9.953Gbit/s到11.45Gbit/s的NRZ信号，转换为1/16数据速率的数字信号输出。接收机包括一个增益带宽为40dB、3dB带宽为7.5GHz的可变增益放大器和一个4比特的模数转换器，内置锁相环电路实现时钟恢复功能，一个专用数字信号处理器实现ML

6、SE均衡算法。与传统时钟数据恢复电路比较，对于同一光信噪比水平，MLSE接收机可以提高50%的传输距离。本文还讨论了高速电路板级设计，考虑信号完整性问题和传输线理论使电路达到最佳性能。(3)根据电子色散补偿技术的评价标准，搭建系统传输性能测试平台。各种系统参数及其组合被用来评估10Gbit/s系统的传输性能。本文的试验结果可靠的证明了标准NRZ调制格式下，色散容限为1600ps/nm(80Km)的发射机结合MLSE接收机，可以达到2400ps/nm(140Km)系统色散容限。实验评价方法符合ITU

7、TG.959.1测试应用代码。关键词电子色散补偿；色度色散；偏振模色散；最可几序列估计I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTherearenumeroussourcesoftransmissionimpairmentsinlightwave systems.Theseincludechromaticandpolarizationdispersioninthefiber, laserandfibernonlinearities,nonidealreceiverresponse,echo,

8、anddistortion causedbysemiconductoropticalamplifiers.Thenetworkupgradefrom2.5 Gbit/sto10Gbit/shasbeenundertaken,confirmingthatefficientsolutionsfor compensatingtransmissiondistortionsareurgentlyneeded.Electronicdispersioncompensation(EDC)recei