信号手机wlan热点

2012年第4期总第172期光通信研究STUDYONOPTICALCOMMUNICATIONS2012.
08(Sum.
NO.
172)光通信系统与网络技术100Gbit/sDP—QPSK调制光星座图测试及分析黄莹h六3,胡毅-"3.
余少华1'2.
邹晖"2·3(1,光纤通信技术和网络国家重点实验室,湖北武怼430074;2.
武汉邮电科学研究院,湖北武汉430074;3.
武汉电信器件有限公司,湖北武汉430074)摘要:由于调制光信号质量的好坏影响到传输和接收信号质量的好坏,因此对100Gbit/s系统中的数字光信号的测量与分析十分重要.
文章对100Gbit/stransponder中调制光信号的生成原理进行了分析,对数字光信号测试中的0SNR(光信噪比)、EVM(误差矢量幅值)和星座图等几个参数进行了必要的理论探讨.
同时也分析了各种QPSK(四相相移键控)信号星座图的图形,为使用调制器分析问题提供了有效参考.
关键词:双极化四相相移键控发射机;QPSK调制信号;光信噪比;误差矢量幅值;星座图中图分类号:TN761.
8文献标志码:A文章编号:1005—8788I2012)04—0001—03Testandanalysisofconstellationmaoof100Gbit/sDP—QPSKmodulatedopticalsignalsHnangYin91'2~,HuYil'2",YuShaohual".
ZouHuil'2'3(1.
StateKeyLaboratoryofOpticalCommunicationTechnologiesandNetworks,Wuhan430074,China;2.
WuhanResearchInstituteofPostandTelecommunications,Wuhan430074,China;3.
WuhanTelecommunicationDevicesCO.
.
Ltd.
,Wuhan430074,China)Abstract:Asthequalityofthemodulatedopticalsignalsisassociatedwiththatofthetransmittedandreceivedsignals,itisver—yimportanttOtestandanalyzethem.
Thispaperdescribesthegeneratingprincipleofthemodulatedopdcalsignalsin100Gbit/stranspondermodulesandconductsthenecessarytheoreticalexplorationofsuchparametersasOpticalSignalNoiseRatio(OSNR),ErrorVectorMagnitude(EVM)andconstellationmapinvolvedindigitalopticalsignaltests.
Inaddition.
itanalyzesthegraphsofconstel:ationmapsofvariousQPSKsignals,offeringaneffectivereferencefortheanalysisbytransmit~ters.
Keywords:DP—QPSKtransmitter;QPSKmodulatedsignal;OSNR;EVM;conste:lationmap0引言随着对高速光信号研究的深入,复杂调制格式的测试面临新的挑战.
幅度调制和相位调制凭借其较简单的调制实现和优良的传输性能受到人们的重视.
用眼图来衡量数字光纤通信系统数据传输的特性是一种简单而又有效的方法.
然而眼图并不能反映载波的相位信息,高速光纤通信系统中仅依靠眼图已经不能适应测试的需要.
1100Gbit/s信号调制100Gbit/sDP—QPSK(双极化四相相移键控)发射机结构功能框图如图1所示.
CW(连续波)激光器产生的光信号由BS(束分离器)分成两路正交的极化光束(X极化态,y极化态).
每个极化态的QPSK(四相相移键控)调制器由两个单臂驱动MZM(马赫曾德调制器)组成.
4个MZM分别由112Gbit/s数据经过串/并变化得到的4路28Gbit/s图1发射机结构功能框图RF(射频)信号驱动.
一个MZM的输出光信号与另一个MZM加上兀/2相位延迟(D)后输出的光信号形成两路正交调制信号(分别记为J、Q路),将这两路信号通过PBC(极化束耦合器)则形成~束QPSK已调极化光信号.
2调制光信号的几个表征量2.
1OSNR(光信噪比)从10Obit/s系统升级到i00Gbit/s系统,OS-收稿日期:2012-01_30基金项目:国家"九七三"计划资助项目(2010CB328300)作者简介:黄莹(1987一),女.
湖北武汉人,硕十研究生,主要从事高速光电模块的研究开发万方数据光通信研究2012年第4期总第172期NR需要提高10dB,而CD(色度色散)和DGD(差分群Ⅱ寸延)需要降低到原有值的lo%.
为达到100Gbit/s系统的超长距离传输要求,在误码率BER一1.
0*10_3的条件下,背靠背系统的光调制信号OSNR容限应达到14~15dB.
OSNR容限的测试配置如图2所示.
捌100G信号源及误码仪『可调衰减器1翁M模l块阳光谱分析仪警产H繁产H铭H豢羹光分路器3可调衰减器2光放大器2l堂垫空盐I图2OSNR容限测试配置调整可调衰减器2,改变待测入光,确保平均输入光功率在最佳输入光功率范围,使得此时整个光路系统的误码率为1.
0*10一.
调整可调衰减器1,改变光路的OSNR,同时调整可调衰减器2保持平均输入光功率不变,观察此误码率下对应的OSNR.
用此方法分别得到误码率为1.
0*10~、1.
0*10|5和1.
0x101时的OSNR值,根据不同误码率下的OSNR值,通过线性外推的方法计算出1.
0*10_3误码率F的OSNR值即为OSNR容限.
2.
2星座图信号星座或信号空间是表示QPSK的最佳方法,星座图坐标轴如图3所示.
Q.
//、\M:1/夕、f,/气相位.
,''p=a13图3星座图坐标轴图中,圆点表示相位调制信号,这些点位于两个正交的坐标轴(,轴和Q轴)之间,这两个坐标轴分别表示同相和正交分量.
I、Q分别表示信号在坐标轴中的坐标;合成矢量的幅度M表示载波的幅度;合成矢量与J轴的夹角舻表示载波相位.
如图4所示,对基带信号作归一化处理,输入的基带I、Q信号通过光信号采样¨.
,采样时问根据信号速率的不同而不同.
每两个比特映射到星座图的一个点上.
每两个比特一组[01,Do],首先被预编码为一个符号,这个符号被映射为相移,该相移根据它所表示的信号组合在(兀/4,37【/4,57[/4,7a/4)4个值中取值.
2j·51·OO.
5篓0—0.
5—1·0—1.
5矿一—nA—llf\\,IA---,1f、U、)基带,基带Q时『司图4扫描f、Q载波信号当信号从一个点移向另一个点时,相位调制就完成r.
j、Q信号分别是在X轴和y轴上的投影,因此可以通过改变j、Q驱动信号的幅度映射I—Q空间中的任意一点.
在,、Q信号中传送的只有预先定义的几个值,代表不同的状态,一个调制的协议针对每个调制形式规定允许的状态数量.
数字信号的每一个信号(tfz称作符号)在星座图上有一个相应的位置,如果这个信号是理想信号,它在星座图方框内就是一个点,方框线即为相邻信号的判决门限,该方框由星座图仪设置.
由于受各类噪声、干扰的影响,它每次的位置都不一样,但都是在中心位置附近.
每次取样下来,则形成雾状的圆点.
因为星座点在星座图上的位置依赖于载波的幅度和相位,所以幅度与相位的噪声将对群集上的位置产生影响.
幅度噪声改变原来的距离,相位噪声改变旋转位置.
在某些星座图测试仪器上能设置信号模,认为在模内的为有效信号,模外信号为误码.
通过在测试仪器上分析星座图形状及分布特点,能够得知信号的良好程度和存在的问题,为分析干扰来源提供线索.
2.
3EVM(误差矢量幅值)EVM是数字通信系统中量化矢量调制信号质量的通用指标.
随着相干光通信技术的应用,EVM也应用于了光纤通信心].
它表示I-Q分量与理想分量的接近程度,如图5所示.
图5星座图坐标定义参考信号为s卜(篡),式中,y一1…M,M为多电平调制格式的字符数目;,0为参考信号在坐标轴上的J坐标;Q0为参考万方数据黄莹等:100Gbit/sDP·QPSK调制光星座图测试及分析信号在坐标轴上的Q坐标.
定义测得的信号为.
,、/J一.
(打)、3….
行卜IQ…,(豫)卜式中,f….
(行)为测得的第挖个信号在坐标轴上的J坐标;Q….
(打)为测得的第挖个信号在坐标轴上的Q坐标.
第竹个采样信号的EVM定义为口,M(挖)=IS….
(行)一S翟'I.
全部信号的EVM可定义为EVM的均方根值:EVMms(阼)一√寺∑二.
EVM(∥*100%,对测得的采样信号S一,作归一化,以减小参考星座字符的偏差.
3星座图与发射机调制信号质量的关系根据设置D时间的不同,可产生两种不同方式的调制,一种为字符对齐方式,另一种为字符交织方式,这两种方式对抑制非线性有不同的效果[3].
可在图1所示结构中的CW激光器和BS之间加入RZ(归零)码整形器n],通过改变光脉冲形状进一步抑制和补偿光传输损伤.
在文章中出现的眼图为单极化态I通道或Q通道的眼图,此眼图可将某通道内的两个相位状态视为"0"电平或"1"电平.
理想QPSK星座图及J、Q通道眼图如图6(a)所示,星座图严格对称,j、Q相位上眼图清晰.
以下如未作特殊说明,则星座图为X极化态的星座图,上眼图为f通道,下眼图为Q通道.
图6(b)中,星座图中J、Q信号并未垂直,显然图l中控制f、Q正交的偏置电压并不是最优的.
图6(c)中,J通道眼图交叉点过大,说明控制¨直道的偏置B1不是最佳的.
调制器过度驱动或不良的有源器件会导致信号失真,产生增益压缩,4个角落被扭曲,造成4个边变成"弓形".
图6(d)中,f通道与Q通道的增益不平衡,这是由其驱动信号RF.
和RFz引起的.
图6(e)中,眼图完整,但是交叉点不在竖直方向上对齐,j、Q数据偏移,这是由于驱动信号RF.
、RF:在时间上不对应引起的.
图6(f)中,眼图左右两边出现多线,J、Q通道驱动信号RF,和RF.
可能包含某些来源于驱动电路或串/并转换器(SERDES)的固有抖动.
图6(g)中,星座图正常,但是眼图左右多线,决定眼图左右线的是时钟.
j、Q通道驱动信号(RF.
和RF.
)的时钟在随机抖动.
图6(h)中的问题是由啁啾引起的,啁啾一般来源于数据调制过程中.
图6(i)中,星座图模糊,眼图多线,是由功率不足引起的,显然发射部分信噪比过低,光功率过低.
图6(j)中没有眼图显示,正常眼图中比较明显的是有4个比较亮的星座点,对比可知,出现此星座图的原因是极化态问的串扰,影响极化的原因只能是通过BS时极化复用效果不好.
囟因函囟麓爵j]受不平衡鲑图及跟图h)数据调制啁啾目星座图及眼图}{lI'.
≯;'-i…:车4i+!
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.
辛-:5-i一墨t一图6故障问题对应的星座图及眼图4结束语过去几年高速数据测量喜人的研究成果预示着对高速数据通信系统中的信息诊断是很有必要的.
用于发送信息的光脉冲性能是否能使通信系统性能最优化,也需要用测量方法进行判断.
在数据信息发送前发现问题并解决问题,优化发射信号,有利于信息的传递和接收.
DP—QPSK作为目前城域网、核心网中主流的调制技术之一,其信号形成原理及调制过程中可能存在的问题的处理无疑对是否能有效适应长距离传输起着至关重要的作用.
(下转第32页)3目目銎皿Ⅲ罂一蕊蕊函嵫因嶝因燃怼墨盖拶墨Ⅲ目;;i卿圜幽万方数据光通信研究2012年第4期总第172期4.
3居民小区的热点覆盖居民小区的特点是:住户集中,上网需求稳定,通过室外AP穿透覆盖后,用户可以在家中随时随处上网.
楼外覆盖是施工时间最短、安装最简便并且单个AP接人用户最多的一种方式,建议在每栋小区楼宇对端采用大功率AP通过定向天线实现用户接入,通过AP有线方式上联接入层交换机,每个单元建议采用1~2个AP实现覆盖.
居民区的WLAN热点传输亦可借助TD基站传输至城域网,在规划时可结合管线建设同步考虑.
居民小区PON+WLAN解决方案如图4所(1/4路FE/GE)无线路由器EPON:以太无源光网络;HGU:家庭网关设备图4居民小区PON+WI.
AN解决方案5结束语本文分析了WLAN接入的发展趋势和网络建设需求,提出了多种业务场景下的GPON承载wLAN接人的网络建设模式.
分析表明,GPON可应用于多种场景,对应WLAN的各种部署需求,能充分满足wLAN对回传网络的需求.
与传输、DSL和交换机等回传技术相比,PON在VLAN能力、集中汇聚组网能力、经济成本、端口数量和是否灵活等方面优势明显.
采用PON进行AP接人来实现WLAN回传已经被中国移动、中国联通和中国电信等运营商广泛采用,成为WLAN建设中的一种主要的回传方式.
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姗胛目哪趴蝴∞万方数据