光通信中的光电子器件讲座第四讲 光通信中的波分复用技术及关键器件的原理和应用

通信业务的爆炸式发展，使得通信网络对传输容量要求急剧提高。WDM（wavelength divsion multiplexing）技术是增加系统容量的有效方法。文章介绍了光通信中波分复用技术的基本原理和特点以及波分复用技术中所用的关键器件－波分复用器／解复用器。     

可见光通信系统的符号定时偏移估计方法

同步模块作为正交频分复用(OFDM)系统中的关键模块,是数据解调和信道估计的基本前提。由于基于OFDM的可见光通信(VLC)系统对同步误差敏感,符号定时偏移(STO)估计的准确性直接影响系统性能。针对直流偏置光OFDM(DCO-OFDM)系统,提出了一种基于奇偶对称性的符号定时偏移估计方法。该方法通过设计具有奇偶对称结构的训练符号,使其能够产生理想的类脉冲定时度量,从而实现出色的符号定时估计精度。通过计算机仿真测量定时偏移估计的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和误码率(BER),以评估所提方法的性能,并与两个基线方法(Park方法和Guerra方法)进行比较。仿真结果表明,这种新的符号定时同步方法在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径衰落信道上均优于上述方法,这验证了该方法在DCO-OFDM系统中的有效性。     

可见光通信中正交频分复用调制技术

可见光通信(VLC)由于可以弥补射频通信的不足而成为研究热点,正交频分复用(OFDM)技术因其高数据速率和抗频率选择性衰落被广泛应用在VLC中.本文从能量效率、频谱效率、误码率、计算复杂度等方面对可见光通信系统中OFDM调制技术进行研究和比较,主要包括基于离散傅立叶变换的单极性方案、改进或增强型方案和混合型方案,基于哈...     

光通信中的光电子器件讲座第五讲 现代光纤通信中的波分复用技术

波分复用技术在现代光纤通信中发展十分迅速，已展现出巨大的生命力和光明的发展前景。中国的骨士网和一些局域网已开始采用波分复用技术，国内一些厂商也正在开发这项技术。文章详细介绍了波分复用技术的发展背景、原理、组成形式、实现方案及其国内外发展情况。     

基于神经网络的可见光通信系统信道估计方法

针对现有的非对称限幅光正交频分复用（ACO-OFDM）可见光通信（VLC）系统中信道估计方法存在导频数量过大、精度低、估计效率不高的问题,提出一种基于深度神经网络（DNN）的VLC信道估计方法。利用梯度集中化（GC）方法进行模型优化,并采用端到端的方式跟踪信道信息并恢复失真信号。仿真结果表明：所提方法的误码率（BER）和均方误差（MSE）性能均优于传统方法;在使用较少的导频和省略循环前缀（CP）进行信道估计时,所提方法具有更强的鲁棒性。此外,在DNN训练过程中引入GC方法,可以加快网络的收敛速度,提高其优化能力。     

基于非正交多址接入的室内可见光通信系统EI北大核心CSCD

白光发光二极管(LED)的窄调制带宽限制了可见光通信(VLC)的系统容量。非正交多址接入(NOMA)技术通过功率复用可提高系统通信容量。结合直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)和NOMA技术,设计了NOMA-DCO-OFDM系统。基于递归法给出了单个LED时VLC多径信道建模方法。在考虑限幅噪声影响时,推导了用户的信干噪比。采用分数阶功率分配、增益比功率分配和静态功率分配方法,研究系统平均和速率随LED半功率角、光电检测器的视场角(FOV)和功率分配因子的变化规律。仿真结果表明,系统平均和速率随着半功率角、FOV和功率分配因子的变化而变化,可以通过优化半功率角、FOV和功率分配因子达到系统平均和速率最大化。     

高性能法布里—珀罗腔的研究

可调谐法布里－珀罗腔可用于频分复用，波分复用以及光孤子通信系统之中，是一种重要的光学器件。本文从原理上分析了制造性能优良的法布里－珀罗腔所应考虑的各种因素，结合两种先进的制腔方法，即腔外匹配和腔内加光阑法，解决了制做过程中所遇到的技术问题，制成的腔具有较高的性能。     

可见光通信非对称限幅光多载波码分多址系统的设计及性能分析

基于码分多址(CDMA)和非对称限幅光(ACO)正交频分复用,提出了非对称限幅光多载波码分多址系统。在视线传播和散射传播信道中,采用正交恢复合并(ORC)、最大比合并(MRC)和等增益合并(EGC)算法,推导了受限幅噪声影响时系统的信噪比,建立了蒙特卡罗误比特率(BER)仿真模型。研究结果表明,通过增大扩频序列长度可以提高BER性能。随着用户数增多,多用户间干扰增大,MRC算法性能变差,ORC算法保持了用户间的正交性,BER性能最好。所提系统的性能比反转多载波CDMA和单极性多载波CDMA系统的更好。     

基于预编码的STBCMIMO可见光通信系统研究

为提高通信可靠性,提出一种基于预编码的STBC MIMO可见光通信方案。采用STBC的MIMO技术,其性能不受信道相关性影响,因此更适合于高相关性的MIMO可见光信道。在此基础上,对STBC MIMO系统进行预编码,以在不改变发射功率的条件下实现系统误码率的最小化;同时,码本的设计能大幅度降低接收端到发送端的反馈。仿真中,以经典的Alamouti方案为例进行预编码,在发送功率及码率相同的情况下,与未经过预编码的Alamouti方案相比,系统误码率性能得到大幅度提升;与编码码率1/2的四天线STBC方案相比,在误码率性能相当的情况下,传输速率是其两倍。     

室内MIMO可见光通信的接收特性

建立了一种基于MIMO的室内二次反射可见光通信的信道模型。通过模型仿真,从不同位置处接收面上探测器的不同间距、不同面积以及接收面横向、纵向旋转方面,分析了室内MIMO可见光通信的接收特性。仿真结果表明,在满足信号可恢复的条件下,接收面探测器间距d的变化对光信号接收的影响很小,不同接收位置的接收信噪比(SNR)也呈现不同的分布。另外,接收面横向旋转不会影响光信号接收,而纵向旋转具有一定的限制范围。     

应用分集接收技术的LED可见光音频传输演示装置

演示装置通过在接收端以多个光敏二极管进行分集接收的形式完成信号接收,达到演示可见光光通信目的。该装置性能稳定、操作方便,能直观演示整个传输过程,能够使学生更深入全面地理解可见光通信技术的实际应用。     

一种全可见光敏感的光致聚合物全息特性研究

制备了一种对整个可见光波段都敏感的光全息存储材料,并研究了该材料的透过率、衍射效率、灵敏度等全息特性.用He-Ne激光器633 nm和Ar+ 激光器514 nm,488 nm,476 nm四种波长的光曝光,材料的饱和衍射效率最大为66%,最小为48%;最高灵敏度为8.06×10－3 cm2/mJ.最高折射率调制度为4.22×10－4.用多波长存储时,不同波长的光可存储多幅全息图,且再现图像清晰.结果表明,该材料是较好的高密度数字全息存储材料.     

偏振模色散及非线性效应对40 Gbit/s密集波分复用系统的影响

高速率、大容量的密集波分复用系统是光纤通信系统的最终发展方向 ,单信道速率达到 4 0Gbit/s时 ,光纤的非线性效应、偏振模色散现象对系统的影响更加突出。在综合考虑群速度色散、自相位调制、交叉相位调制、四波混合、偏振模色散等因素的基础上 ,推导了密集波分复用系统中任意信道的耦合非线性薛定谔方程组。利用扩展的分步傅里叶方法对该方程进行了数值计算 ,通过对 8× 4 0Gbit/s密集波分复用系统的仿真 ,分别研究了非线性效应和偏振模色散对密集波分复用系统的影响。发现由于交叉相位调制和四波混合作用 ,多波长的密集波分复用系统比单波系统受非线性效应影响严重 ;系统受偏振模色散与非线性效应的影响程度与输入信号功率有关 ,在入射光单信道平均功率较低 0 .1mW时 ,偏振模色散是影响系统性能的主要因素 ;当入射光单信道平均功率较高1mW时 ,系统受非线性效应影响严重。而偏振模色散在使信号脉冲展宽的同时 ,类似于非零色散位移光纤中的微小色散 ,对非线性效应又有一定的抑制作用。     

偏振复用系统中解复用端的偏振控制算法

介绍了一种基于局部粒子群算法来实现偏振复用系统中的偏振控制。在偏振复用系统的接收端，该算法通过对偏振控制器相位延迟的调整，实现调整接收端光信号的偏振态，从而恢复因光纤链路的不完美性而造成改变的偏振态，达到降低误码率的目的。该方法无需目标函数，具有高可导性，从而避免了局部收敛和所附加的复位问题。实验结果表明，基于局部PSO算法的偏振控制器能够将任意输入的偏振态转换为目标线偏振态，误差控制在0．5％以内。     

光子晶体波导耦合的波分复用研究

两平行光子晶体单模波导的相互耦合组成一个耦合结构。两本征模的色散曲线相交并出现简并,简并模之间的耦合作用使模式的分布发生了改变。由于耦合的作用,各个波长的光波会在不同的波导中传输。在简并点处两本征模发生解耦合,光波会沿着原来的方向传输。将两个不同耦合长度的光子晶体波导耦合结构集成在一起,就可以组成一个三波长的光子晶体波分复用器。     

Performance Analysis of Duty-Cycle Division Multiplexing over Wavelength Division Multiplexing System

Abstract

Performance optimization of a duty-cycle division multiplexing system over 8- and 40-channel wavelength division multiplexing networks is reported in this article. The modified duty-cycle division multiplexing system with optical domain multiplexing using a dual-drive Mach–Zehnder modulator is simulated with two and three users per wavelength. Using conventional dispersion compensation, the 40 × 40-Gbps system with two and three users per channel can support 240 and 160 km of transmission distance, respectively. The dispersion management technique based on a chirped fiber Bragg grating is proposed for a 40 × 3 × 13.33-Gbps duty-cycle division multiplexing/wavelength division multiplexing system that allows double the transmission distance compared to conventional technique.     

A Novel Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network Based on Self-Seeding Light Source and Doubling Wavelength-Utilized Rate

Abstract

A wavelength-utilized rate-doubled wavelength division multiplexing passive optical network based on a self-seeding light source is proposed. The effect of distributed fiber length and power division ratio on the upstream-signal power is analyzed; the result indicates that raising the power division ratio can increase the upstream-signal power when it is lower than 0.86. The power difference between upstream signals caused by the length difference of distributed fibers is also expanded with power division ratio; thus, the power division ratio should be decreased to a proper level to reduce the power difference when the length difference is too large.