【《脉冲展宽系统中数字信号的处理分析》2400字(论文)】.docx
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1、脉冲展宽系统中数字信号的处理分析目录脉冲展宽系统中数字信号的处理分析11.1 脉冲展宽系统中的损伤和串扰11 .1.1色散效应12 .1.2脉冲展宽系统中的串扰21.2 数字信号处理算法研究21.2.1 色散补偿算法21.2.2 解偏振串扰算法41.2.3 载波恢复61.1脉冲展宽系统中的损伤和串扰1.1.1 色散效应在光学中,波速随波长变化的特性称为色散。我们通常使用色散系数D来计算脉冲展宽值,该值定义为单位传输长度/单位光谱宽度引起的延迟差。色散斜率So=30/3/1,反映色散系数随波长的变化率。已知波的传播常数P是波长的函数,通过将其在处做泰勒展开,可以看出各种色散产生的原因,如式1.1
2、所示:MA)+A()+lA()2+J网(3)3(1.1)Zo式中m表示加阶导数在a=友处的值。当光波沿光纤传输长度为Z的距离后,瓦JZ表示了不同的含义:&Z为光波的相移,产生了群时延q=z%,所以=1/4为群速度。用表示群速度与波长有关,称为群速度色散参数。色散系数D与存在关系为:2欢D=TA(1.2)A称为三阶色散,它与色散系数D和色散斜率S0的关系如下所示:j2四=丁葡(尚。+2加)(1.3)(2犹)在脉冲展宽系统中,除了有群速度色散,还存在偏振膜色散。对于某一特定模式,设儿和儿.分别为沿X轴和y轴偏振的传播常数的一阶导函数,两个偏振分量在传播距离Z后相应的群分时延分别为=Zwt和%=Z但
3、由于光纤的双折射效应,导致单模光纤中正交方向的折射率不同,以致两个正交偏振分量的传输系数不同,形成相位差,产生差分群时延W)=Zw综卜即偏振膜色散(PMD)0实际中光纤的偏振模色散是统计变量。1.1.2 脉冲展宽系统中的串扰发射端发射完全正交的两路偏振信号,在光纤链路中受到PMD影响后,偏振态将不再完全正交,接收端的PBS无法将其完全分离开来,所以PBS输出的两路信号都会受到另一路信号的相干串扰,如图1.1所示。InputSOPFiberwithPAIDOutputSOPtoto图1.l两路偏振态正交信号受PMD影响发生串扰示意图此外,偏振相关损耗(PD1.)也会造成信号串扰。PD1.是指光设
4、备在所有偏振状态下最大传输光功率和最小传输光功率的比率,其定义为:PO1.=IObg偿三(1.4)每个光学设备的行为都类似于偏振相关的传输。对于正交极化的两个状态,不同的设备具有不同的插入损耗。1.2数字信号处理算法研究1.2.1 色散补偿算法色散是光通信系统中导致信号损伤的重要因素之一。在光通信技术发展的早期,其补偿方法得到了广泛的研究。色散补偿可以在频域或时域中进行。本文主要讨论时域数字滤波器的构造。在不考虑非线性效应的情况下,传统单模光纤在频域中的传递函数具有以下形式:G(ZM)=exp-2#(1.5)I4衣J式中:Z是光纤的长度,是角频率,c为光速。由此可知数字滤波器的频域传递函数应该
5、为:=念11x巾彘。j(1.6)MZJ)=对”3)作傅里叶逆变换可得到滤波器的时域冲击响应:(1.7)其中。=T-产为瞬时相位。DA2ZMZJ)对应的数字滤波器是无限长的,且非因果。在实际应用中一般采用可实现的因果FIR数字滤波器。我们可以将其在时域上截短来达到目的。区。的瞬时频率为:=0t=rt(1.8)DzZ2根据奈奎斯特采样定理可知,fs2fe,人为A/D的采样频率,力为信号的最高截止频率。所以啰1.%,即工与区土。其中秋为采样角频率,T,为采样2DZA2Ts周期。所以连续时间滤波器的持续时间至少应该为:r蛆2cTs(1.9)考虑到实际可用性,还应再将滤波器数字化,可得:其中:N1=2*
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