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针对高模式群时延(H-MGD)的少模光纤模分复用系统,提出了一种级联独立成分分析(C-ICA)算法,其基本思想是:采用延时补偿与C-ICA结合的技术方案,运用两次ICA算法同时消除模分复用器和解复用器引起的串扰。利用该算法对2×2模分复用系统进行了解复用,并且将其解复用性能与单次ICA算法解复用进行了比较。仿真结果表明,C-ICA算法能够有效实现H-MGD少模光纤模分复用系统的解复用,在同等条件下其解复用效果明显优于单次ICA解复用。
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第
卷
第
期
中
国
激
光
年
月
CHINESEJOURNALOFLASERS
Au
g
ust
高模式群时延模分复用系统的级联独立
成分分析解复用技术研究
方
妍
胡 贵 军
宫 彩 丽
李
莉
吉林大学通信工程学院
吉林 长春
摘要
针对高模式群时延
的少模光纤模分复用 系统
提出 了一 种级 联独 立 成分 分析
算 法
其 基
本思想是
采用延时补偿与
结合的技术方案
运用两次
算法同时 消除 模分复 用器 和解复 用器 引起的 串
扰
利用该算法对
模分复用系统 进行 了 解复 用
并 且将 其解 复 用性 能与 单 次
算 法 解复 用 进 行 了比 较
仿真结果表明
算法能够有效实现
少 模光 纤模 分 复用 系统 的 解复 用
在 同等 条件 下 其解 复用 效 果
明显优于单次
解复用
关键词
光通信
模分复用
复数独立成分分析
少模光纤
中图分类号
文献标识码
doi
:
.
/
CJL.
ModeDemulti
p
lexin
g
BasedonCascadedInde
p
endentCom
p
onentAnal
y
sis
forModeDivision Multi
p
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S
y
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Dela
y
Colle
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f
CommunicationsEn
g
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g
JilinUniversit
y
Chan
g
chun Jilin
China
Abstract
Ke
y
words
OCIScodes
收稿日期
收到修改稿日期
基金 项 目
国家自然科学基金
吉林省科技发展 计划
吉林 省发 改委产 业技 术研
究专项
作者简介
方
妍
女
硕士研究生
主要从事模分复用通信方面的研究
导师简介
胡贵军
男
博士
教授
博士生导师
主要从事光纤通信技术和器件等方面的研究
通信联系人
引
言
近年来
单模光纤作为骨干网传输的重要传输媒介得到广泛应用
被成功地应用于信息的长距离干线传
输
结合波分复用
偏振复用
和 高 阶 调 制
等 技 术
单 模 光 纤 的 信 道 容 量 得 到 不 断 扩
充
然而由于单模光纤自身固有的非线性效应的限制
系统容量逐渐接近香农极限
为了应对单模光纤
可预见的带 宽 危 机
满 足 未 来 更 高 的 信 道 容 量 需 求
人 们 提 出 基 于 少 模 光 纤
的 模 分 复 用 技 术

中
国
激
光
技术的基本思想是利用少模光纤的几个正交且独立稳定模式来传输不同的光信号
其中
少模光纤不仅具有更大的有效面积与更强的抗非线性效应能力
而且
技术使得系统 容量随传输 模式
数成倍地增加
实现了对通信系统的进一步扩容
从少模光纤 角 度 上 看
基 于 少 模 光 纤 的
系 统 一 般 有 两 种 实 现 方 式
采 用 低 模 式 群 时 延
的少模光纤
此类光纤模式间耦合较大且 不可预测
需要在接收 端配合多输 入多输出
均
衡算法
在长距离传输时
均衡算法的复杂度 和可靠性难 以确定
采用高模式 群时延
的少模光纤
这类光纤的各个模式信道相对 独立
在信号 的 传输过程 中 少模光纤 模 式间耦合 带 来的串扰 较
小
更利于信息的长距离高容量传 输
然而无论 采 用何种光 纤
模分复用
解复用器
引起的串扰都不可忽略
故对输出信号进行解复用是必不可少的
针对
少模光纤
系统
等
提出了基于频域独立成分分析
的解复用方法
消除了多模式信道卷积性混合引起的信号串扰
成功实现了
少模光纤
系统的解复用
然而
将
运用到
少模光纤
系统时
效果却并不理想
由于
的存在
当
分离矩阵的 子滤波器长 度较短时
仅可消除接 收端解复用
器所带来的串扰
无法消除发送端复用器引入的串 扰
因此分离效 果不佳
当
分离矩阵的 子滤波器长
度足够长时
虽然能同时消除复用
解复用器所引入的模式串扰
但计算复杂度直线上升
且由于所需估计的
未知参数过多反而导致解复用效果劣化
因此
本文针对
少模光纤
系统的解复用问题
提出
了一种级联独立成分分析算法
对输出信号进行解复用
该算法采 用延时补偿 与
相结合的
方案
采用两次
可同时消除模分复用器和解复用器所引起的串扰
取得了较好的效果
模分复用传输系统模型
基于少模光纤的
模分复用系 统由发送端
传输链 路 和接收端 三 部分组成
如图
所示
图中
为马赫
曾德尔调制器
在发送端 使 用两个集 成 正交相移键控
信 号 发 送 模 块
分 别 发 送
模 和
模信号
接着通过模分复用器将两路信号送入
的少模光纤
中进行传输
在接收端采用相
干接收方式
将探测到的信号送入数字信号处理
模块中
模块框图如图
所示
先对接收信号进
行
倍过采样
随后对两路信号的色度色散
进行单独补 偿
再进行解复 用处理
最后利用
算法
对信号进行载波相位估计
以去除激光器相位噪声引起的相位偏转
图
模分复用系统框图
图
模块框图
少模光纤
系统
可等效成图
所示的形式
图
中
x
x
与
y
y
分别表
示系统的两个输入与输出
经复用器后输入与输出的关系为
s
s
é
ë
ê
ê
ù
û
ú
ú
=
h
h
h
h
é
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ú
x
x
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