光纤通信教学课件作者张丽华第5章节光复用技术课件

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1、第5章光复用技术5.1光时分复用（OTDM）技术5.3副载波复用（SCM）技术5.4光波分复用（WDM）技术5.2光码分复用(OCDM)技术尽管目前光纤通信单信道实用化系统的传输速率发展到了10Gbit/s，线路的利用率有了很大提高，但与光纤巨大的带宽潜力相比还微不足道。本章将介绍光时分复用、波分复用、光码分复用和光副载波复用等常用的几种光复用技术。5.1光时分复用（OTDM）技术光时分复用(OTDM)的原理与电时分复用相同，只不过电时分复用是在电域中完成，而光时分复用是在光域中进行，即将高速的光支路数据流(例如

2、10Gbit/s，甚至40Gbit/s)直接复用进光域，产生极高比特率的合成光数据流。1．比特交错光时分复用比特交错光时分复用时，首先由锁模激光器产生窄脉冲周期序列，然后将窄脉冲周期序列分路为n路，每路窄脉冲周期序列分别被一路支路数据流(电信号)外调制，对已调制过的第i支路光数据流(i=1，2，…n)脉冲通过适当长度的硅光纤延时i×τ(光在硅光纤中传播速度约为2×108m/s，1km的光纤提供约5μs的时延)，这样，不同支路光脉冲流延迟时间不同，在时间上复用不会重叠，便于数据流的复接。2．分组交错光时分复用分组交

3、错光时分复用和比特交错光时分复用一样，首先由锁模激光器产生窄脉冲周期序列，然后将窄脉冲周期序列分路为n路，每路窄脉冲周期序列分别被一路支路数据流(电信号)外调制。实现压缩的原理框图如图5-1所示。图中的3dB耦合器起分路和合路作用，它将输入的窄光脉冲分为两路，或将处理完后的两路光脉冲合并为一路；两个半导体放大器(SemiconductorOpticalAmplifier，SOA)具有高电平驱动时透光，低电平驱动时吸光的特性，它们的驱动时钟相位相差180°，放大器的作用一是对分路损耗进行补偿，二是在互补的两路时钟驱

4、动下轮流透光，从而将光脉冲流分组(每组的比特数取决于驱动时钟高电平的宽度)，使一组通过延迟线，另一组则不通过延迟线；延迟线的作用是将比特组延迟一定的时间。图5-1分组交错复用原理图（a）调制、压缩波形图（b）第j级压缩器框图一种实用的方法是采用与门堆，首先将输入的高速串行的复用数据流变换为低速的并行数据流，然后再进行处理。5.2光码分复用（OCDM）技术光码分多址复用也称为光码分复用（OCDM，OpticalCodeDivisionMultiplexing），其技术在原理上与电码分复用技术相似。OCDM通信系统是

5、给每个用户分配一个唯一的光正交码的码字作为该用户的地址码，对要传输的数据信息用该地址码进行光编码，实现信道复用，在接收端，用与发端相同的地址码进行光解码，实现用户之间的通信。其系统的工作原理如图5-2所示。图5-2OCDM系统组成框图光码分多址接入（OCDMA，OpticalCodeDivisionMultiplexingAccess）通信技术是将码分多址通信与大容量的光纤通信技术相结合的一种通信方式。由于OCDMA通信技术结合了这两种通信方式的技术特点，因而具有很强的技术优势和广阔的应用前景。OCDMA编/解码

6、器是实现全光CDMA通信的关键部件。编码器的作用是产生相应的地址码序列。解码器起匹配相关器的作用，它将来自特定发送机的数据进行恢复。OCDMA通信所使用的扩频序列称为光正交码。光正交码与电领域扩频所采用的扩频序列有本质的区别，它取值于（1,0）二值域，而不是取值于（+1，-1）二值域。这种适合于光纤信道的扩频序列称为单极性正交码。传统的扩频序列取值为（+1，-1），即正电平和负电平都有，称之为双极性扩频码，它具有良好的自相关、互相关特性。这种双极性扩频码不能使用在现有的强度调制-直接检测的光纤通信系统中，因为直接

7、检测的是光信号强度，不关心其相位，而光信号的强度是非负的，即只有光强的有（对应“1”）和无（对应“0”）。所以这种双极性扩频码序列在二值域（1,0）上取值，其互相关峰相当大，对系统的性能有致命的影响。可见，OCDMA所用的单极性扩频序列是在二值域（1,0）上取值且满足具有尖锐的自相关峰和弱的互相关性。因此，OCDMA采用光纤信道并利用高速单极性扩频码序列对信息进行编/解码，使低速率的数据信息复用成高速率的光脉冲序列传输或解复用，实现了多用户共享信道、随机异步接入、高速透明传输的通信方式。多用户共享信道主要用于点到

8、点的信道共享，编码器的输出光脉冲序列自身带有地址信息，解码器可根据其地址，从网络所有用户信息共享共存的光脉冲序列中提取，对约定的编码器输出的光脉冲序列进行解码。编码器要能向所有用户发送信息，即应根据发给不同用户的信息进行变址，而解码器是无频变址的，即每个用户用自身的地址可对发给它的信息进行解码，其中宽带光纤网络最典型的结构是N×N的星形耦合器构成的网络，由于编码器可变址，