引用本文:
牟炯之,梁猛:基于特征值调制的NFDM通信系统性能分析[J]. 光通信技术,2019,43(6):34-37.
牟炯之,梁 猛
(西安邮电大学 电子工程学院,西安 710121)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为降低光纤通信系统中非线性效应对信号的影响,对基于非线性傅里叶变换(NFT)的非线性频分复用(NFDM)通信系统进行研究,结合正交相移键控(QPSK),利用一种特征值调制的方法对信道非线性补偿。理论和仿真结果表明了该方法可以有效缓解光纤的非线性效应。
关键词:非线性傅里叶变换;非线性频分复用;特征值;光纤通信;非线性效应
中图分类号:TN911 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)06-0034-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.06.009
0 引言
光纤通信系统中,信号衰减、色散以及非线性效应是影响通信质量的重要因素。近年来,随着掺铒光纤放大器(EDFA)和数字信号处理(DSP)等方面取得的进展,已经可以有效应对衰减和色散问题,极大地提高了传输能力。若要进一步提高传输容量,非线性成为主要的限制因素。现有对抗非线性的技术,例如差错控制编码、数字反向传播等,但其性能增益都受到噪声-非线性相互作用和交叉相位调制(XPM)效应的限制[1]。
信号在光纤中传播可以用非线性薛定谔方程(NLSE)进行描述。Yousefi和KschisChang在2014年提出了一种用于光纤通信的非线性傅里叶变换(NFT)的方法来求解NLSE,并在此基础上提出非线性频分复用(NFDM)技术[2]。NFT是逆散射变换(IST)的一种改进型,它用连续和离散的非线性傅里叶谱来表示信号;根据非线性傅里叶谱在传输过程中某些参量不变的特性,NFT可以将独立信息流编码在并行子载波(连续谱)或Lax算子控制的理想NLSE特征值λ(离散谱)中。2017年,Ivan T. Lima等人通过实验验证了连续谱调制的可行性[3]。S. T. Le和Henning Buelow的研究表明了利用NFDM方法在传输488km后,系统的Q因子比传统正交频分复用(OFDM)技术提高了1.5dB[4]。以上这些都是针对连续谱调制进行通信,而对于离散特征值调制方面的研究较少。
本文介绍NFT的理论推导和NFDM系统模型,在此基础上利用正交相移键控(QPSK)调制方式实现通信,并对其性能进行仿真分析。
4 结束语
本文根据NFT理论对信号非线性谱中特征值进行单独编码调制,选取了2个特征值采用QPSK调制;在发送端利用Darboux变换生成孤子脉冲,在接收端使用搜索算法得到信号NFT的数值解,并从中提取出特征值从而恢复原始信号。通过仿真给出了误码率根据信噪比和距离的变化情况,说明在相同条件下NFDM的性能优于OFDM。
本文仅在Matlab中对理论模型进行仿真实验,忽略了实际传输过程中放大器噪声等因素的影响,在今后的工作中可以进一步考虑信道的实际因素,利用Optisystem11等仿真软件对整个系统进行全面分析。