高速光纤通信系统中DQPSK调制格式的理论研究

光纤通信系统中的高速调制技术研究随着信息时代的到来，光纤通信作为现代通信技术的核心，已经成为人们日常生活中必不可少的一部分。

在光纤通信系统中，高速调制技术在数据传输和信号处理方面起着至关重要的作用。

本文将深入探讨光纤通信系统中的高速调制技术研究，并分析其在实际应用中的优势和挑战。

高速调制技术是指通过改变光信号的相位、频率、振幅等参数来实现信号的传输和调制的一种方法。

在光纤通信系统中，高速调制技术的主要任务是将数字信号转化为光信号以进行传输，并在接收端将光信号转化为可靠的数字信号。

高速调制技术具有以下几个关键特点：首先，高速调制技术能够实现信号的高速传输。

随着信息量的不断增加，人们对光纤通信系统的传输速率要求也越来越高。

高速调制技术采用复杂的相位、频率和振幅调制方法，可以实现Gbps甚至Tbps级别的传输速率，大大提高了通信系统的吞吐量和数据传输速度。

其次，高速调制技术能够提高信号的传输质量。

在光纤通信系统中，信号的传输会受到各种因素的干扰和衰减，如光纤衰减、色散、散射等。

高速调制技术通过优化调制算法和信号处理方法，可以有效地补偿传输过程中的信号失真和噪声，提高信号的传输质量和系统的抗干扰能力。

此外，高速调制技术还具有灵活性和可扩展性。

随着信息技术的快速发展，通信系统的需求也在不断变化。

高速调制技术能够灵活地适应不同的调制格式和传输模式，以及不同的应用场景。

同时，高速调制技术还具有较强的可扩展性，可以满足未来更高速率、更复杂通信系统的需求。

然而，光纤通信系统中的高速调制技术也面临一些挑战。

首先，高速调制技术的实现需要复杂的设备和算法支持，增加了系统的成本和复杂度。

其次，高速调制技术对光源的要求非常高，需要具有稳定性、高亮度和窄线宽的光源才能实现高速调制。

此外，高速调制技术还需要高速、低噪声的电子驱动器和光探测器，并且对信号的调制和解调过程需要高速的信号处理器和数字信号处理算法的支持。

为了解决上述挑战并进一步提高光纤通信系统中的高速调制技术，研究者们正在进行积极的研究和探索。

dqpsk调制解调原理dqpsk（Differential Quadrature Phase Shift Keying）是一种常用的数字调制技术，它在无线通信中广泛应用于提高数据传输速率和频谱效率。

dqpsk调制解调原理是指如何通过改变载波的相位差来实现数字信息的传输。

一、dqpsk调制原理dqpsk调制是一种相位调制技术，它通过改变载波信号的相位来传输数字信息。

在dqpsk调制中，每个码元代表两个比特，因此相比于传统的bpsk调制，dqpsk调制可以实现更高的数据传输速率。

dqpsk调制的原理如下：1. 分组：将要发送的数字信息按照一定的规则分成多个组，每个组包含两个比特。

2. 映射：将每个组映射到相应的相位差，例如00映射到0°相位差，01映射到90°相位差，10映射到180°相位差，11映射到270°相位差。

3. 调制：将映射后的相位差调制到载波信号上。

例如，如果当前组的相位差为0°，则将载波信号保持不变；如果相位差为90°，则将载波信号相位向前移动90°；如果相位差为180°，则将载波信号相位向后移动180°；如果相位差为270°，则将载波信号相位向前移动270°。

4. 发送：发送调制后的载波信号。

二、dqpsk解调原理dqpsk解调是将接收到的dqpsk调制信号还原为原始数字信息的过程。

dqpsk解调的原理如下：1. 接收：接收到经过信道传输后的dqpsk调制信号。

2. 相位计算：通过比较连续两个码元之间的相位差，计算出当前码元的相位差。

3. 判决：根据相位差的值来判决该码元所代表的数字信息。

例如，如果相位差为0°，则判决为00；如果相位差为90°，则判决为01；如果相位差为180°，则判决为10；如果相位差为270°，则判决为11。

4. 解映射：将判决得到的数字信息还原为原始的比特流。

光纤通信高速调制解调技术研究随着信息时代的发展，人们对于通信速度和带宽需求的不断增加，高速光纤通信技术应运而生。

而在光纤通信中，高速调制解调技术起着关键作用，它能够实现高速传输和可靠的信号解调。

本文将对光纤通信高速调制解调技术进行研究和探讨。

一、光纤通信基础知识光纤通信是利用光纤作为传输介质进行信息传递的技术。

光纤通信的优势在于传输距离长、带宽大、抗干扰能力强等特点。

然而，光纤通信中的传输速率取决于光信号的调制解调技术。

二、调制解调技术的基本原理调制解调技术是指将要传输的信息信号以某种特定的方式调制到光信号中，并在接收端将光信号解调为原始信息信号。

调制解调技术的基本原理可以分为两个步骤：调制和解调。

调制是将低频的基带信号转换成高频的光信号，使其能够在光纤中传输。

常用的调制方式有振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。

其中，相位调制常被应用于光纤通信中，因为它具有较高的抗噪声能力和频谱效率。

解调是将接收到的光信号恢复成原始的信息信号。

解调技术则根据调制的方式不同而有所差异，例如对于相位调制，解调方式可以是包络检测或相干检测。

三、高速调制技术光纤通信的速度越来越快，高速调制技术则扮演了重要的角色。

高速调制技术能够实现更高的数据传输速率，提高通信系统的吞吐量和效率。

目前，常用的高速调制技术包括：1. 直接调制（DM）。

直接调制是指将信号直接调制到激光器的光功率上。

这种技术简单并具有较高的调制速度，但技术成熟度相对较低，存在线性度差、调制深度有限等问题。

2. 外调制（EM）。

外调制是指在激光器输出的光信号上叠加被调制的信号，通过改变光信号的相位、频率或偏振等实现信息的传输。

外调制技术中常见的方法包括：电吸收调制器（EAM）和电光调制器（IM）。

电吸收调制器在半导体材料的吸收效应下调制光信号，电光调制器则是利用晶体光波导材料的Pockels效应进行调制。

3. 光锁定技术。

光锁定技术利用反馈控制的方式，将光频率稳定在局部振荡器频率上，从而实现数据的调制。

高速光传输系统的调制格式WDM专项曹云2009年8月28日内容提要1 2 3 4 5 6光纤通信系统现状 光传输系统的损伤因素 光调制格式分类 各类光调制格式介绍 各码型传输性能比较 高速DWDM系统设计内容提要1 2 3 4 5 6光纤通信系统现状光传输系统的损伤因素 光调制格式分类 各类光调制格式介绍 各码型传输性能比较 高速DWDM系统设计™ 全球IP业务驱动1000 Voice 800 Data Traffic (Gb/s) 600 Total400200++1995 2000Yearc2005 20100 1990™ DWDM趋势：超高速率、超大容量、超长传输距离Advantages Alcatel&Lucent 320×85.4Gb/s transmit 240km with PolMux-RZDQPSK NTT 204×111Gb/s transmit 240km with PolMux-CSRZDQPSK 10×111Gb/s transmit 2375km with RZ-DQPSK Most Spectrum Utilization 3.2Tbit/s/Hz Most Channel Rate 111Gb/s Most Transmission Reach 2375kmSimense以上数据来自OFC2008和 ECOC2008™ 网络部署™ 市场预测内容提要1 2 3 4 5 6光纤通信系统现状光传输系统的损伤因素光调制格式分类 各类光调制格式介绍 各码型传输性能比较 高速DWDM系统设计色度色散PMD OSNR光传输损伤非线性效应滤波器效应OSNR光信噪比定义⎛ Psignal OSNR = 10 lg⎜ ⎜P ⎝ noisePsignal = Ptotal − Pnoise @ Bs(nm )Pnoise = Pnoise @ 0.1nm0.1nm – 10G 0.5nm – 40G⎞ ⎟ ⎟(dB ) ⎠10GOSNR sensitivity6dB 40GOSNRdBm OSNR dB = 58 + Pout − 10 lg N ch − αL − NF dB − 10 lg NPout－入纤总功率 －信道数量 －光纤衰减系数×光纤长度 －EDFA噪声指数 －跨距段数量N chαLNFN色度色散材料色散：光纤材料对不同波长具有不同折射率 波导色散：光纤设计的折射率差异调制光信号不能实现零谱宽，而是具有多种频率分量 不同频率分量在光纤中的传输速率不同正常色散区，，如DCF 。

光DQPSK调制格式原理及仿真
刘慧洋;张晓光;许玮;段高燕;席利霞
【期刊名称】《光通信研究》
【年(卷),期】2008(000)005
【摘要】文章简单介绍了光差分正交相移键控(DQPSK)调制格式的调制和解调方式,对光DQPSK的预编码也进行了必要的说明.使用软件Matlab构建了光DQPSK 背靠背系统,得到了不同的DQPSK调制的频谱图和眼图,并对仿真结果进行了验证,就NRZ-DQPSK和RZ33-DQPSK的差异进行了比较.
【总页数】3页(P1-3)
【作者】刘慧洋;张晓光;许玮;段高燕;席利霞
【作者单位】北京邮电大学理学院光通信与光波技术教育部重点实验室,北
京,100876;北京邮电大学理学院光通信与光波技术教育部重点实验室,北京,100876;北京邮电大学理学院光通信与光波技术教育部重点实验室,北京,100876;北京邮电大学理学院光通信与光波技术教育部重点实验室,北京,100876;北京邮电大学理学院光通信与光波技术教育部重点实验室,北京,100876
【正文语种】中文
【中图分类】TN76
【相关文献】
1.三种DQPSK调制格式传输性能的对比研究 [J], 李立;辛守庭;赵建周
2.新型光调制格式与再调制 WDM-PON 的探索 [J], 程宁;程泉
3.光DQPSK调制原理 [J], 雷波;张慧剑;顾畹仪
4.光差分相移键控调制格式原理 [J], 郝斌;顾畹仪
5.光载无线信号的OCS-DPSK调制格式 [J], 苏翼凯;昌庆江
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

dqpsk信号表达式-回复【DQPSK信号表达式】是一种用于数字通信中的编码和调制技术。

在这篇文章中，我们将逐步回答关于DQPSK信号表达式的问题，并探讨其在数字通信中的应用和优势。

第一步：什么是DQPSK信号？DQPSK是Differential Quadrature Phase Shift Keying的缩写，意为差分正交相移键控。

它是一种数字调制技术，用于将数字数据转换为模拟信号进行传输。

DQPSK信号的特点是通过对相位进行调制来表示数据，并且每个符号的相对相位变化是相对于前一个符号的。

第二步：DQPSK信号表达式是什么？DQPSK信号的表达式可以表示为：s(t) = A * cos(2πfct + φ(t))其中，s(t)是传输的DQPSK信号；A是幅度；fc是载波频率；φ(t)是相位变化函数，用于表示每个符号的相对相位变化。

第三步：如何计算DQPSK信号的相位变化函数？DQPSK信号的相位变化函数可以通过将输入数据转换为DQPSK符号序列来计算。

DQPSK符号序列通常以二进制形式表示。

相位变化函数的值取决于前一个符号和当前符号之间的相对相位变化。

第四步：DQPSK信号的调制过程是怎样的？DQPSK信号的调制过程分为两个步骤：符号映射和相位调制。

1.符号映射：将输入的数字数据分组成符号序列，每个符号代表一组二进制数据。

例如，四个可能的DQPSK符号分别为00、01、10和11。

2.相位调制：通过计算当前符号与前一个符号之间的相对相位变化，将数据映射到相应的相位变化函数。

第五步：DQPSK信号的优势是什么？DQPSK信号具有以下几个优势：1.抗多径干扰：由于相对相位变化的差分特性，DQPSK信号对多径干扰有较好的抵抗能力。

2.抗误码能力强：差分编码和解码过程中，DQPSK信号的差分特性可以提高误码率性能，减少误码的发生。

3.频带利用率高：相比其他调制技术，DQPSK信号具有较高的频带利用率，可以在有限的频谱中传输更多的数据。

《高速DP-QPSK相干光通信系统的研究》篇一一、引言随着信息技术的飞速发展，人们对高速、大容量的光通信系统的需求日益增长。

数字相干光通信技术以其高效率、高带宽利用率和抗干扰能力强等优势，在通信领域得到了广泛的应用。

其中，DP-QPSK（双偏振正交相移键控）技术以其出色的性能和灵活性，在高速光通信系统中扮演着重要角色。

本文将围绕高速DP-QPSK相干光通信系统展开研究，深入探讨其原理、性能及优势。

二、DP-QPSK相干光通信系统原理DP-QPSK相干光通信系统是一种基于偏振复用和相移键控技术的光通信系统。

该系统通过将两个相互正交的偏振态上的信号进行调制，实现了信号容量的倍增。

同时，通过相移键控技术，将信息编码为四个不同的相移状态，从而提高了系统的传输效率。

在DP-QPSK系统中，发射端将电信号转换为光信号，然后通过光纤传输到接收端。

接收端采用相干检测技术，通过本振光源与接收到的光信号进行混频，提取出携带信息的偏振态和相位信息，从而实现信号的解调和解码。

三、系统性能及优势分析1. 高传输速率：DP-QPSK技术具有较高的频谱效率，能够实现高速数据传输。

在光纤传输中，DP-QPSK系统可以支持高达数十Gbps的传输速率，满足了大容量、高速率的光通信需求。

2. 抗干扰能力强：相干检测技术能够提取出光信号的偏振态和相位信息，具有较高的信噪比和抗干扰能力。

在光纤传输过程中，DP-QPSK系统能够有效地抵抗光纤非线性和色散等干扰因素，保证信号的传输质量。

3. 灵活性高：DP-QPSK系统支持灵活的调制格式和编码方式，可以根据实际需求进行配置和调整。

同时，该系统还支持多种网络拓扑结构，便于组建灵活的光网络。

4. 容量大：通过偏振复用技术，DP-QPSK系统能够实现在单模光纤中传输多路信号，大幅提高了光纤的传输容量。

四、实验研究与结果分析为了验证DP-QPSK相干光通信系统的性能，我们进行了实验研究。

实验中，我们搭建了DP-QPSK相干光通信系统实验平台，采用高速调制器和相干检测器等关键器件，实现了高速、大容量的光信号传输。

光通信系统中的高速调制与解调技术研究随着信息技术的快速发展，光通信系统在现代通信中起到了举足轻重的作用。

而在光通信系统中，高速调制与解调技术是不可或缺的重要组成部分。

本文将从理论和实践两个方面探讨光通信系统中的高速调制与解调技术。

一、高速调制技术的进展高速调制技术是光通信系统中实现高速数据传输的关键。

在光纤通信中，常见的调制技术有直接调制、外差调制和相位调制等。

其中，最常用的是外差调制技术。

外差调制技术通过将两个光波进行叠加，实现了光信号的强度调制。

这种技术具有调制速度快、传输距离远的特点，因此被广泛应用在光通信系统中。

近年来，随着光器件技术的不断进步，外差调制技术的调制速度已经达到了数十 Gbps 甚至上百 Gbps。

除了外差调制技术，还有一种被广泛研究的调制技术是相位调制技术。

相位调制技术通过改变光波的相位来实现光信号的调制，其优点在于可以实现更高的传输速率和较低的串扰。

相位调制技术在高速光通信系统和光纤传感器中具有广阔的应用前景。

二、高速解调技术的研究在光通信系统中，高速解调技术起到了将光信号转换为电信号的重要作用。

光解调的关键在于光电探测器的性能和解调算法的设计。

光电探测器作为光信号转换为电信号的核心部件，其性能的好坏直接影响到光信号的解调效果。

在高速光通信系统中，常用的光电探测器有 PIN 探测器、APD探测器和光子计数器等。

这些探测器具有不同的工作方式和性能特点，需要根据实际需求进行选择和优化。

另一方面，解调算法的设计也是高速解调技术的关键之一。

常见的解调算法有单边带调制解调、同步检测和均衡解调等。

这些算法需要充分考虑到光信号的特点和传输环境的影响，以实现高效、准确的解调过程。

三、高速调制与解调技术的应用高速调制与解调技术在光通信系统中具有广泛的应用。

在长距离、高速数据传输中，高速调制技术可以实现光信号的远距离传输和大容量数据传输。

而高速解调技术则可以将光信号转换为电信号，进一步进行信号处理和数据解码。

题目：DQPSK调制解调技术的研究与实现学生姓名：学号：专业班级：指导教师：完成时间：目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 DQPSK调制技术与数字通信 (2)第二章DQPSK调制与解调原理分析 (5)2.1 DQPSK信号特点 (5)2.2 差分编码与解码原理 (10)2.3 FPGA实现方案 (12)第三章DQPSK信号调制 (14)3.1 调制器总体设计方案 (14)3.2 串并转换 (14)3.3 差分编码 (15)3.4 FIR滤波器设计 (17)3.5 数字载波 (18)第四章DQPSK信号解调 (20)4.1 解调器总体方案 (20)4.2 AD采样 (20)4.3 同步设计 (22)4.3.1 COSTAS载波跟踪环 (22)4.3.2 位定时同步 (26)4.4 差分解码 (26)4.5 并串转换 (29)总结 (30)参考文献 (31)致谢 (32)摘要QPSK（quadrature phase shift keying）是四相移键控的简称，它兼有两方面的特性；从一方面看，它采用了4种相位；从另一方面看，它采用了正交的载波。

DQPSK是差分四相移键控（differential QPSK）的简称，是结合差分编码的QPSK。

DQPSK调制解调方式以其抗干扰能力强、频带利用率高等优点，在现代数字通信系统如数字微波通信、等宽带无线通信等中得到广泛的应用。

DQPSK是在QPSK(四相正交绝对调相)的基础上作的改进，它克服了QPSK信号载波的相位模糊问题，用相邻码元之间载波相位的相对变化来表示2位二进制数字信息。

由于DQPSK 传输信息的特有方式，使得解调时不存在相位模糊问题，这是因为不论提取的载波取什么起始相位，对相邻两个四进制码元来说都是相等的，那么相邻两个四进制码元的相位差肯定与起始相位无关，也就不存在由于相干解调载波起始相位不同而引起的相位模糊问题，所以，在使用中都采用相对的四相调制。

光纤通信系统中高速调制解调技术研究与优化光纤通信系统作为现代通信网络中的核心部分，在实现高速宽带通信的需求下发挥着重要作用。

其中，高速调制解调技术作为光纤通信系统的关键之一，直接影响着通信系统的传输速率和性能。

本文将从光纤通信系统中高速调制解调技术的基本原理、研究现状、存在问题以及优化方向等几个方面进行探讨。

高速调制解调技术的基本原理是将数字信号通过调制方式转换成光信号进行传输，并在接收端将光信号转换回数字信号。

常见的调制技术包括直接调制、外调直接调制、相位调制和强度调制等。

其中，外调直接调制技术是目前广泛应用的一种调制技术，可以实现高速传输和较高的调制深度。

在光纤通信系统中，高速调制解调技术的研究现状主要包括两个方面：调制技术的提高和解调技术的优化。

在调制技术方面，研究者们致力于提高调制深度、降低调制驱动电压、减小调制带宽等。

解调技术方面的研究主要关注传输信道的衰减、干扰以及接收端电路的灵敏度等问题。

然而，高速调制解调技术在实际应用中仍面临着一些问题。

首先，高速调制解调技术的性能随着传输距离的增加呈现出衰减和失真的趋势。

其次，高速调制解调技术在多信道和多用户场景下存在干扰问题，对信号的恢复和识别造成了困难。

此外，高速调制解调技术的复杂度和功耗问题也亟待解决。

为了优化光纤通信系统中的高速调制解调技术，我们可以采取一系列有效的措施。

首先，可以采用先进的光纤材料和结构设计，以提高信号的传输质量和传输速率。

其次，可以研究并采纳有效的调制解调算法，提高信号恢复的准确性和速度。

此外，可以优化信道估计和均衡算法，降低信号衰减和干扰对系统性能的影响。

此外，应尽量减小系统复杂度和功耗，并结合现代芯片技术进行集成化设计，提高系统的可靠性和稳定性。

在未来的研究中，需要进一步探索高速调制解调技术在光纤通信系统中的应用潜力。

可以结合深度学习和人工智能等新兴技术，提高调制解调技术的自适应性和鲁棒性。

此外，研究人员还可以尝试使用非线性光学效应等新颖技术来改善高速调制解调技术的性能。

高速光纤通信传输系统中的先进调制格式研究的开题报告一、选题背景随着网络技术的快速发展，现代通信系统对数据传输速率的要求越来越高。

高速光纤通信传输系统作为现代高速通信中的代表，已成为数据传输的主要手段。

然而，当数据传输速率达到一定程度时，目前采用的传统调制格式已经受到了限制。

为了满足更高的数据传输速率需求，需要研究新的先进调制格式。

二、研究意义先进调制格式是实现高速光纤通信传输的关键技术之一。

其研究可以提高光纤通信系统的数据传输速率和通信稳定性，使其在大容量数据传输和远距离通信中表现出更好的性能。

同时，先进调制格式对实现5G及以后的移动通信技术也具有重要意义。

三、研究目的本研究旨在探究先进调制格式的相关技术及其在高速光纤通信传输系统中的应用，研究先进调制格式的传输特性、抗噪声性能和误码率等指标，并与传统调制格式进行对比分析，以提高高速光纤通信传输系统的传输性能。

四、研究内容本研究拟从以下几个方面入手：1. 先进调制格式的基本原理和技术研究；2. 先进调制格式在高速光纤通信传输系统中的应用；3. 先进调制格式的性能分析及对比实验；4. 先进调制格式的性能优化及未来研究方向。

五、研究方法本研究将采用文献调研、理论分析、仿真仿真等方法进行研究。

对比分析传统调制格式和先进调制格式的性能，通过量化分析得出结论。

六、预期成果本研究预期可以找出一些优秀的先进调制格式，并且得出先进调制格式在高速光纤通信传输系统上的应用。

在提高传输速率的同时，能够提高光纤通信传输系统的信号传输稳定性。

本研究成果可以为进一步推广高速光纤通信技术奠定基础。

CSRZ-DQPSK在长距离WDM-PON系统的性能研究李立;张天鹏;赵建周【摘要】在长距离光通信系统中,差分相移键控( differential phase shift keying,DPSK)调制和解调技术是针对色散补偿而提出的一种技术方案。

其中差分正交相移键控( differential quadrature reference phase shift keying,DQPSK)技术通过采用不同的调制技术如非归零( non-return to zero,NRZ)、归零( return to zero,RZ)、载波抑制归零( carrier sup-pressed return to zero,CSRZ)调制。

但由于差分相移键控的频谱功率较低,误码率更高高,噪声干扰更大等缺点。

提出了载波抑制归零-差分正交相移键控( CSRZ-DQPSK)调制方式,具有更好的抗色散和抗偏振膜色散的能力,它可以弥补差分相移键控的缺点。

以眼图张开代价( EOP)、眼图和误码率( BER)作为性能评价指标,研究了这3种调制格式对色散( chromatic dispersion,CD)、偏振膜色散( polarization mode dispersion,PMD)和非线性效应的抑制作用。

经测试CSRZ-DQPSK调制方式的功率损耗相对较低,具有更窄的频谱,在色散容限与非线性效应容忍度方面具有很大提升,性能更加优越。

因此可作为长距离波分复用无源光网络( wavelength division multiplexing-passive optical net-work,WDM-PON)的一个简单高效的方案。

%The differential phase shift keying ( DPSK) modulation and demodulation technique was em-ployed for dispersion compensation in long haul optical communication systems. Since there have been extensive innovation towards development of differential quadrature phase shift keying( DQPSK) that are more suited for different modulation formats including non-return to zero ( NRZ) , return to zero ( RZ) , and carrier suppressed ( CSRZ) . The DPSK had less spectral efficiency, probability of error washigher and noise interference was stronger. The proposed technique CSRZ-DQPSK modulation format had the tolerance of anti-dispersion and anti-PMD ( polarization mode dispersion) . It could mitigate the drawback of DPSK. The tolerance of the three types of modulation formats to polarization mode dispersion ( PMD) and nonlinear effect was evaluated by means of EOP, eye diagrams and bit error rate ( BER) . It was ob-served that power penalty of the proposed modulation format was comparatively less. The results indicated that CSRZ-DQPSK had very good tolerance to chromatic dispersion, polarization mode dispersion and nonlinear effect. Hence it could be used in a simple and cost-effective design of wavelength division mul-tiplexing passive optical network ( WDM-PON) .【期刊名称】《郑州大学学报（理学版）》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】6页(P52-57)【关键词】差分正交相移键控;偏振膜色散;功率损耗;光通路损耗【作者】李立;张天鹏;赵建周【作者单位】安阳工学院电子信息与电气工程学院河南安阳455000;安阳工学院电子信息与电气工程学院河南安阳455000;安阳工学院电子信息与电气工程学院河南安阳455000【正文语种】中文【中图分类】TN929.11在光纤通信系统中，信息以光信号通过光纤波导进行传输.DQPSK是一种新型的调制方式，它可以有效地减少线性效应.由于其具有良好的抗色散和抗偏振膜色散能力，因而提高了频谱利用效率、抑制了非线性效应.DQPSK天然具有良好的抑制非线性效应的能力[1]，具有3 dB光SNR优势，同时具有传输速率和比特率相同的特点.通过适当的DQPSK预编码运算可实现无差错传输[2].本文提出了简单高效的设计方案，用于减少传输系统中的线性效应.波分多路复用(WDM)不仅增加了每个信道的数据速率，还增加了通过光纤中信道的数量，而无源光网络(PON)可以极大地减少光纤的数量[3].在WDM-PON中，每个光网络单元(optical network unit,ONU)使用一个对应的波长信道将其数据发送到OLT，并且可同时用于上、下行通信[4-6].文中通过对比CSRZ-OOK、CSRZ-DPSK、CSRZ-DQPSK 3种相位调制格式的频谱波形，并在40 Gbit/s光纤背靠背传输系统中进行了仿真和测试，CSRZ-DQPSK 调制格式抗CD、PMD 和非线性能力较强.因此，将CSRZ-DQPSK 视为未来超高速、超大容量WDM-PON同步传输的一个简单高效的传输方案. 1.1 DQPSK的原理DQPSK作为下一代光传输系统的重要调制方式，得到了人们广泛的研究.DSPK每一个位隙译码一个比特，而DQSPK每一个位隙译码两个比特.因此，与DPSK相比，DQPSK仅需要一半的码元速率即可传输相同的业务，及对OOK调制方案在平衡检测下具有3 dB优势；同时具有较高的频带利用率以及更窄的频谱宽度.因为速率减半，与传统的二进制调制相比，DQPSK有足够的频宽，对色散和偏振膜色散也有较高的承受能力[7].光DQPSK调制要通过数字预编码器、调制器和解调器来实现传输.DQPSK是一种四相位的调制方式.可以通过同时传输两个比特，使相同光载波的两个正交相位的频谱效率提高两倍，这是将两个传入的电子数据流转换为一个四相位的光数据信号来实现的.其中DQPSK的传输方案如图1所示.u，v是输入的数据流，先将它们预编码，然后发送给DQPSK发射机.传输完成后，DQPSK接收机相应地将相移信号传给对应的输出信号支路.光DQPSK的解调方式相对来说比较复杂，一般用平衡检测法来进行解调，由图2可以看出信号的接收由2个马赫曾德尔时延干涉仪(mach-zehnder delay interferometer,MZDI)来实现接收.为了实现两路信号间的相干和相消，可以使I和Q两个支路信号的相位有一个时延T即可，时延T大小为信息传输速率的一半.同时接收端还包括两个平衡接收探测器，由图中可以看出，上、下支路分别使用45°和-45°的干涉仪.2.1 DQPSK发射机DQPSK光学发射机将两个传入的电子数据流转换为一个四相位的光数据信号,相位分别为(0，π/4，π，5π/4)中的任何一个相位.通过预编码，电子数据流u和v被转换成I和Q两路信号.一个调制器是通过有嵌套结构的信号I所驱动，另一个则是由信号Q驱动.输入的连续波激光被3 dB光功率分离器均分，并均匀分布在两个调制器中.即I和Q信号在各自对应的调制器中形成0或π相移，嵌套调制器结构的一个分支再进行相移π/ 2，然后通过光耦合器和另一支路的光信号进行耦合，即形成π/4，3π/4，5π/4，7π/4的相位信号.此时嵌套调制器结构的输出光信号已经被DQPSK调制.每个符号包含两个比特的信息：一个来自I信道，而另一个来自Q信道[8].输出信号的大小满足如下方程：2.2 DQPSK接收机针对DQPSK信号的解调，要特别考虑加载到光载波上的相位变化.对接收到的信号采用平衡检测法进行解调，使用一个双马赫曾德耳延时干涉仪(MZDI)来将相位的变化转换为电信号.由于一个DQPSK接收器相当于两个位同步的DPSK接收器，每个对应DQPSK的两个信道之一.使I和Q两个支路信号的相位有一个T的时延，其中T为信息传输速率的1/2.如图2所示，上下支路的干涉仪的相移分别为+π/4和-π/4.对于每个MZI的输出再分别进行平衡检测.为了确保接收的数据是传输的数据，预编码器的使用是必要的.根据图1所示结构，DQPSK解调器的平衡接收机的数学定义式如下所示：Δφi=φ(ti)-φ(ti-1)是连续两个符号之间的相位差，R为光电二极管的响应率.2.3 预编码器为了降低硬件解调器的复杂程度和传输过程中的差错率，以及重复解码的缺陷，在DQPSK系统中添加一个预编码器以确保接收信号的准确性.本文采用伪随机序列发生器产生40 Gbit/s的信号，将其进行串并变换，并按照以下规则进行预编码.预编码的原理图如图3所示.其中:U和V是初始输入信号；I和Q是预编码后的信号；I和Q的输出仅有00,01,10,11这4种组合方式，那么相邻间的相位差Δφ只有0，+π/2，π，3π/2.本文采用Matlab和硬件结合的方法实现预编码，形成一个自制的预编码器[9].当采用如图3所示的并联调制方式，上述接收机的预编码器的推导公式如下：为比较以下3种不同调制方式的性能，本方案采用了图4的传输系统.该系统由3个部分组成：发射机部分、光纤传输和接收机部分.为对比验证NRZ、RZ和CSRZ 3种调制格式的性能，在传输系统中设定信息传输速率为40 Gbit/s，光链路中EDFA的增益为5 dB，噪声指数为6 dB，SSMF长80 km，衰减为0.2 dB/km，色散值为17 ps/(nm·km-1)，有效纤芯面积为70 μm2，色散斜率为0.075ps/(nm2·km)，DCF为10 km，衰减为0.5 dB/km，色散为-80 ps/(nm·km-1)，色散斜率为-0.3 ps/(n m2·km)，有效纤芯面积为22 μm2.在接收机部分，分配器以1∶4的比例将输入信号分离成4个ONU，然后每个ONU的信号分别连接到3R、误码率分析仪和眼图分析仪，其中接收机响应度为1 A/W.信号观测在电接收机部分采用4阶低通贝塞尔滤波器进行滤波.在信号接收端，光纤信号通过解复用器件，每路信号可以单独分析.针对每一路光信号，经过对光信号的滤波，经过光-电转换变为电信号，之后经过电滤波，最后可用误码分析仪、眼图分析仪比较发送端和接收端的眼图和BER质量来衡量系统的传输特性.3.1 抗色散的性能分析本方案中CS-RZ码的采用占空比为67%，RZ的占空比为33%，其中NRZ、RZ和CSRZ的光谱如图5所示.对比分析图5所示的DQPSK 3种调制码型的抗色散性能，从图5(a)可以看出NRZ-DQPSK有较窄的光谱宽度，它大大减少了色散，但由于其较宽的脉冲宽度很容易导致码间干扰和非线性效应.从图5(b)可以看出RZ-DQPSK有着最宽的光谱，它具有最差的抗色散性能，但由于其能量相对集中，有利于降低脉冲之间的串扰.从图5(c)可以看出CSRZ-DQPSK显示出了最好的抗色散性能，因为CSRZ-DQPSK的窄带光谱不仅提高了频谱效率，也增大了传输容量.综上可以得到CS-RZ的光谱具有最窄的脉宽，所以CS-RZ编码比NRZ和RZ的抗色散性能更优.在实际工程中，传输距离也是一个重要的参考指标，为了对比不同传输距离对3种不同编码误码率的影响，本方案中对传输误码率BER随传输距离的变换关系进行分析，其结果如图6所示.通过对比可知，NRZ和RZ性能相当，CSRZ-DQPSK 抗色散比其他两个编码类型更好.3.2 抗偏振膜色散的性能分析为了分析抗偏振膜色散性能，本方案中采用眼图张开代价(EOP)来衡量色散效应，EOP的计算公式为本文考虑的占空比为33%的RZ脉冲宽度是NRZ脉冲峰值功率的两倍.同时，RZ的带宽比NRZ脉冲更宽.通过图7中NRZ、RZ和CSRZ-DQPSK的眼图可以看出，我们提出的CSRZ-DQPSK具有最好的噪声容限.图8是DQPSK的不同编码类型的抗偏振膜色散的性能比较，该图显示了CSRZ-DQPSK的抗偏振膜色散的性能是最好的.偏振膜色散将导致脉冲展宽，在光纤中的高速传输将会造成功率损耗.总的来说，CSRZ-DQPSK表现出较好的抗色散性能，比其他两个编码类型要好，特别是在色散系数较大的情况下优势更加明显.为了保持一定的误码率，在消光比不是最佳时就必须增强传输功率，由此所引起的功率代价被称为功率损耗.消光比可以从眼图中以分贝为单位计算，其公式为Extinction .图9显示，表明色散将随功率的增加而减少.同时明确显示出CSRZ-DQPSK比其他两个编码类型更好.本文对比分析了NRZ-DQPSK、RZ-DQPSK和CSRZ-DQPSK 3种不同相位调制方案，以眼图张开代价，眼图和误码率为性能衡量标准.经对比分析，CSRZ-DQPSK调制在抗色散、抗偏振膜色散和功率代价方面更具优势.同时CSRZ具有最小误码率，在相同色散补偿的条件下，CSRZ调制具有最低的功率代价和最小的EOP，并且CSRZ-DQPSK具有更大的传输容量，对于超长距离、超大容量DWDM 光纤传输系统，CSRZ-DQPSK 是最具有应用前景的调制方式.[1] 王现彬,李宁,卢智嘉,等.三种载波抑制归零码光调制格式性能[J].红外与激光工程,2014,43(11):3694-3698.[2] 应祥岳,徐铁峰,刘太君,等.基于MZM的RZ/CSRZ-DQPSK信号产生的新方法[J].红外与激光工程,2012,41(3):755-758.[3] 蓝菲菲,李洪祚,孙阳,等.光通信系统传输性能的对比分析[J].光通信技术,2015,39(2):31-33.[4] 李木群. DQPSK在高速光通信系统中传输性能的研究[D].北京：北京交通大学,2012.[5] 黄丽,白成林,贺菲菲,等.基于CSRZ码的多进制相位调制格式传输性能研究[J].光通信技术,2014,38(1):38-41.[6] 刘竹. DPSK和DQPSK光纤通信系统的研究和比较[D].成都：电子科技大学,2009.[7] Yang J W, Nirmalatnas A, Dong-Soo L.RZ/CSRZ-DPSK and chirped NRZ signal generation using a single-stage dual electrode Mach-Zehnder modulator[J].Photonics Technology Letters, IEEE, 2004, 16(11): 2466-2468.[8] Li Li, Zhang Jijun, Duan Degong, et al.Analysis modulation formats of DQPSK in WDM-PON system[J].Optik,2012, 123(22):2050-2055.。

DQPSK在光标记交换中的应用的开题报告引言：光标记交换（Optical Packet Switching，OPS）是一种基于光网络的数据传输方法，相对于电路交换和分组交换，OPS能够提供更高的带宽和更快的传输速度，使得高速互联网得以实现。

在OPS中，数据以光包的形式传输，光包大小不固定，不同的光包可以在光网络中自由传输。

在OPS中，需要使用高速、稳定的调制方法以保证数据的正确传输。

而DQPSK技术则具有比较好的抗噪声能力和高速传输能力，适用于光标记交换。

本文将详细探讨DQPSK在光标记交换中的应用。

一、光标记交换（OPS）光标记交换是一种基于光网络的数据传输方法。

光标记交换中，数据以光包的形式传输，每个光包中需要包含有关目的地和传输参数的信息。

不同于电路交换和分组交换，光包大小不固定，能够实现灵活的带宽分配，并且不会对网络瓶颈位置造成固定的影响，因此，OPS能够提供更高的带宽和更快的传输速度，使得高速互联网得以实现。

光标记交换的实现需要使用高速、稳定的调制方法以保证数据的传输。

其中，DQPSK技术则具有比较好的抗噪声能力和高速传输能力，适用于光标记交换。

二、DQPSK技术DQPSK是一种双重相移键控技术，可以将两个相邻的比特同时传输，从而提高传输速率。

在DQPSK中，将相邻的两个比特组成一个符号，每个符号可以表示四个不同的相位：0度、90度、180度和270度。

相对于传统的单相移键控技术，DQPSK技术在同样的带宽下能够传输两倍的速率。

DQPSK技术还具有一定的抗噪声能力，在光通信中能够有效地减少误码率。

此外，DQPSK技术还能够实现光纤中的色散补偿。

三、DQPSK技术在光标记交换中的应用在光标记交换中，需要使用高速、稳定的调制技术以保证数据的传输。

与其他调制技术相比，DQPSK技术具有高速传输和抗噪声能力。

DQPSK可以用于光标记交换中的数据调制和解调。

在数据调制时，数据将被编码成DQPSK格式，传输到目的地。

三种DQPSK调制格式传输性能的对比研究
李立;辛守庭;赵建周
【期刊名称】《光通信技术》
【年(卷),期】2015(39)9
【摘要】以EOP、眼图和误码率(BER)作为性能评价指标,研究了三种调制格式对色散(CD)、偏振模色散(PMD)和非线性效应的抑制作用,结果表明CSRZ-DQPSK 调制方式的功率损耗相对较低,具有更窄的频谱,在色散容限与非线性效应容忍度方面具有很大提升,性能更加优越.
【总页数】3页(P54-56)
【作者】李立;辛守庭;赵建周
【作者单位】安阳工学院电子信息与电气工程学院,河南安阳455000;安阳师范学院人文管理学院航空工程学系,河南安阳455000;安阳工学院电子信息与电气工程学院,河南安阳455000
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.11
【相关文献】
1.光DQPSK在高速传输中三种调制码型的研究 [J], 殷爱菡;焦曰里;陈燕燕;吴凡;刘方仁
2.大容量DWDM系统不同调制格式的传输性能分析 [J], 李立;陈静
3.40 Gbit/s光纤传输系统中先进调制格式的性能分析 [J], 武消消
4.基于CSRZ码的多进制相位调制格式传输性能研究 [J], 黄丽;白成林;贺菲菲;张
占强
5.40Gb/s光纤传输系统中四种调制格式的性能比较 [J], 李新颖;孙艳花;蒋占军;杨桂芹
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。