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【6h】

FPGA用于160Gb/s高速光纤通信系统中PMD补偿的研究

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致谢

1 概述

1.1 光纤通信发展情况

1.2 偏振模色散研究进展

1.3 本文研究内容

2 偏振模色散的理论研究

2.1 偏振模色散的原理

2.1.1偏振光的概念

2.1.2偏振模色散的基本概念

2.2 测量方法

2.2.1基本测量方法

2.2.2动态测量方法

2.3 补偿方法

2.3.1各种补偿方法研究

2.3.2补偿方法比较

2.3.3抑制方法

2.4小结

3 偏振扰偏器的原理和应用分析

3.1 偏振扰偏器的原理

3.1.1原理分析

3.1.2分类

3.2 性能测试

3.2.1偏振扰偏模块结构和特点

3.2.2测试结果

3.3 偏振扰偏器的应用

3.3.1概述

3.3.2光时分复用的实验分析

3.3.3应用于PMD的测量

3.4 高速光通信系统中的应用分析

3.4.1同步数字体系(SDH)

3.4.2前向纠错编码(FEC)

3.4.3实验和理论分析

3.5 小结

4 偏振扰偏器的设计研究

4.1 设计需求

4.2 偏振控制器的原理分析

4.2.1偏振控制器的结构

4.2.2铌酸锂偏振控制器的分析

4.3 控制单元的方案

4.3.1几种处理器的比较

4.3.2方案选择

4.4 硬件电路设计

4.4.1芯片选型

4.4.2设计思想

4.4.3 FPGA的接口设计

4.4.4系统电路图

4.5 DSP算法编程

4.6 以FPGA为核心的电路设计

4.6.1 FPGA开发工具和VHDL语言

4.6.2存储器的设计

4.6.3数据分配器及控制电路

4.6.4 FPGA电路框图

4.7 小结

5 总结

参考文献

作者简历

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摘要

偏振模色散(PMD)是限制光通信系统向高速率和大容量扩展的主要障碍,尤其是160Gb/s光传输系统中,由PMD引起的脉冲畸变现象更加严重。为了克服PMD带来的危害,国内外已经开始了对PMD补偿的研究。但是目前的补偿系统复杂、成本高且补偿效果不理想,因此采用前向纠错(FEC)和偏振扰偏器配合抑制PMD的方法,可以实现低成本的PMD补偿。 在实验中将扰偏器连入光时分复用系统,通过观察其工作前后的脉冲波形,发现扰偏器的应用改善了系统的性能。随着系统速率的提高,对扰偏器速率的要求也随之提高,目前市场上扰偏器的速率无法满足160Gb/s光传输系统要求。通过对偏振扰偏器原理的分析,决定采用高速控制电路驱动偏振控制器的方法来实现高速扰偏器的设计。扰偏器采用铌酸锂偏振控制器,其响应时间小于100ns,是目前偏振控制器能够达到的最高速率,但是将其用于160Gb/s高速光通信系统扰偏时,这个速率仍然偏低,因此,提出采用多段铌酸锂晶体并行扰偏的方法,弥补铌酸锂偏振控制器速率低的问题。通过对几种处理器的分析和比较,选择DSP+FPGA作为控制端,DSP芯片用于产生随机数据,FPGA芯片具有丰富的I/O引脚,工作频率高,可以实现大量数据的快速并行输出。这样的方案可以充分发挥DSP和FPGA各自的优势。另外对数模转换芯片也要求响应速度快,本论文以FPGA为核心,完成了FPGA与其它芯片的接口电路设计。在QuartusⅡ集成环境中进行FPGA的开发,使用VHDL语言和原理图输入法进行电路设计。 本文设计的偏振扰偏器在高速控制电路的驱动下,可以实现大量的数据处理,采用多段铌酸锂晶体并行工作的方法,可以提高偏振扰偏器的速率。利用本方案制作的扰偏器具有高扰偏速率,适合应用于160Gb/s光通信系统中进行PMD补偿。

著录项

  • 作者

    李倩;

  • 作者单位

    北京交通大学;

  • 授予单位 北京交通大学;
  • 学科 光通信与移动通信
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 李唐军;
  • 年度 2008
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 光纤通信;
  • 关键词

    FPGA; 高速光纤通信; PMD补偿; 扰偏器;

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