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基于DSP的光偏振模色散自适应补偿系统的研究

作　者: 王经天
导　师: 李唐军
学　校: 北京交通大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: FPGA DSP 光偏振模色散 偏振度 自适应补偿
分类号: TN929.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 24次
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内容摘要


随着光纤通信系统向着高速化以及长距离化的不断发展,单模光纤中的偏振模色散(PMD)问题逐渐凸现出来,已经成为限制高速长距离光传输的重要因素之一。偏振模色散将引起数字传输系统中脉冲的展宽,造成数字通信的码间干扰,严重影响信号的传输质量。通过补偿光纤通信中的偏振模色散来防止脉冲展宽以及码间干扰的研究应运而生,并已经开始不断的发展和深入。本文基于国家863研究课题——“160Gbit/s一泵多纤光传输技术的研究(2007AA012258)”做后续的研究,尝试在160Gbit/s光传输技术中对基于DSP的光偏振模色散自适应补偿系统进行数据传输特性的研究。主要工作为：(1)学习光偏振模色散以及光偏振态的相关基础理论,描述方法,找到通过对DOP的控制来补偿光偏振模色散的补偿系统的理论依据。(2)通过翻阅各方面的书籍与资料,了解和学习系统中所应用到的可编程逻辑器件FPGA、数字信号处理器DSP、偏振计、偏振控制器的工作原理；同时掌握外围电路中各个芯片的性能。(3)基于改进的FPGA+DSP硬件开发板设计FPGA的软件部分。学习逻辑编程语言VHDL,逻辑开发平台Quartus II的使用方法以及逻辑开发流程；了解FPGA与DSP、数模模数转换电路之间的通信方式,设计数据传输以及逻辑时序程序,上板调试系统的数据控制与传输性能。(4)针对DSP硬件开发板设计软件部分。学习应用CCS软件开发平台,了解DSP软件开发流程,分析DSP/BIOS以及DSP的外部存储器(EMIF)的工作原理,时序状态；编写主函数以及中断函数,设置EMIF读写时序参数,完成数据的运算和读写。(5)实验测试自适应补偿系统中数据的控制与传输功能以及偏振模色散的补偿功能,观测数据传输效率与效果。完善系统,总结系统中的不足,提出新的想法和以后需要进一步研究的方向。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-15
  1.1 引言  11
  1.2 课题研究的背景与意义  11-13
  1.3 国际国内研究近况和进展  13-14
  1.4 论文的结构和内容  14-15
2 偏振光相关理论以及偏振模色散相关技术  15-29
  2.1 偏振光相关理论  15-22
    2.1.1 光波的偏振态  15-17
    2.1.2 偏振光的描述  17-22
  2.2 光学补偿技术(Optical Compensation Techniques)  22-26
    2.2.1 PSP传输(PSP Transmission)  23
    2.2.2 PMD消除(PMD Nulling)  23-24
    2.2.3 固定DGD(Fixed DGD)  24-25
    2.2.4 高阶补偿(Higher Order Compensation)  25
    2.2.5 多信道补偿器(Multi-Channel Compensators)  25-26
  2.3 监测技术(Monitoring Techniques)  26-27
    2.3.1 眼图监测器(Eye Monitor)  26
    2.3.2 偏振度(Degree of Polarization)  26-27
  2.4 光偏振模色散补偿系统补偿理论  27-28
  2.5 小结  28-29
3 系统硬件电路  29-38
  3.1 系统各部分的器件选择  29-31
  3.2 系统整体描述  31-32
  3.3 系统主要硬件组成  32-37
    3.3.1 FPGA部分  32-33
    3.3.2 DSP部分  33-35
    3.3.3 偏振控制器结构及原理  35-37
  3.4 小结  37-38
4 系统软件设计  38-58
  4.1 输入数据设计  38-39
  4.2 FPGA数据控制与传输设计  39-49
    4.2.1 输入信号的控制与传输  40-41
    4.2.2 FPGA与DSP的外部存储器之间的读写过程  41-46
    4.2.3 输出信号的控制与传输部分  46
    4.2.4 元件封装和端口映射  46-48
    4.2.5 FPGA程序下载  48-49
  4.3 DSP数据控制与计算设计  49-56
    4.3.1 系统初始化  49-51
    4.3.2 DSP/BIOS设置  51-54
    4.3.3 程序逻辑结构与算法  54-56
  4.4 小结  56-58
5 补偿系统的传输特性与补偿功能的实验研究  58-64
  5.1 补偿系统的数据传输特性研究  58-60
  5.2 系统自适应补偿功能的研究  60-62
  5.3 补偿系统数据传输特性的引申研究  62-64
6 结论  64-65
参考文献  65-68
作者简历  68-70
学位论文数据集  70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信 > 光纤通信
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