畢業(yè)設(shè)計(jì)244一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì).pdf

密 級(jí) 公開(kāi) 學(xué) 號(hào) 20011152 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 院（系、部）：信息工程學(xué)院 姓 名：鮑靜益 年 級(jí)：通01-2班 專 業(yè)：通信工程 指導(dǎo)教師：張寧 教師職稱：副教授 2005年6月14日北京 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光 編碼器的設(shè)計(jì) 北京石油化工學(xué)院教務(wù)處制表 2004年12月 北 京 石 油 化 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文） 任 務(wù) 書(shū) 學(xué)院（系、部）信息工程學(xué)院 專業(yè) 通信工程 班級(jí) 通01-2班 學(xué)生姓名 鮑靜益 指導(dǎo)教師/職稱 張寧/副教授 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 2.任務(wù)起止日期： 2005年 2 月 21日 至 2005 年 6 月 26 日 3.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容與要求（含原始數(shù)據(jù)及應(yīng)提交的成果） 鑒于目前的光編/解碼器大都成本高、體積大、功耗大，本設(shè)計(jì)提出了一種新的可調(diào)光編/解碼器的實(shí)現(xiàn)方案。這種新結(jié)構(gòu)的可調(diào)光編/解碼器與以前文獻(xiàn)中提出的結(jié)構(gòu)相比，大大減少了所用22光開(kāi)關(guān)數(shù)及光纖延時(shí)線的條數(shù)和長(zhǎng)度，減小了硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性,降低了成本和功耗，便于集成，具有廣闊的應(yīng)用前景。 本設(shè)計(jì)最后應(yīng)給出編碼器的程序，并進(jìn)行仿真，以證明它的合理性。 北京石油化工學(xué)院教務(wù)處制表 2004年12月 4.主要參考文獻(xiàn) 1 張寶富等.全光網(wǎng)絡(luò).北京：人民郵電出版社，2002 2 殷洪璽,吳德明,徐安士,謝麟振,楊淑雯.適用于光碼分多址通信系統(tǒng)的可調(diào)光編/解碼器的一種新方案.高技術(shù)通訊, 2000 3 陳金華，戴貞麒，陳炳生. 用于OCDMA的光延遲線編/解碼器. 光通信技術(shù)，2002 4 張寧,于榮金.基于HOP的可調(diào)光編碼/解碼器的研究.光子學(xué)報(bào)，2002 5 YinHongxi, YangShuwen, ZhangGuangzhao. Synchronous optical code and its all-optical tunable encoder/decoder for synchronous optical code- division multiple access communication system. Acta Photonica Sinica,1999 6 揚(yáng)義先,林須端.編碼密碼學(xué).北京：人民郵電出版社，1992 7 王光輝,張明輝等編.MATLAB6.1最新應(yīng)用詳解.北京：中國(guó)水利電力出版社，2000 北京石油化工學(xué)院教務(wù)處制表 2004年12月 5.進(jìn)度計(jì)劃及指導(dǎo)安排 2.21-3.20查閱資料，翻譯和修改外文，上交外文翻譯電子版，17日匯報(bào)交流 3.21-4.3查閱資料，撰寫(xiě)并上交開(kāi)題報(bào)告電子版和打印版，24日匯報(bào)交流 4.4-4.17按照參考文獻(xiàn)學(xué)習(xí)軟件設(shè)計(jì)，14日匯報(bào)交流 4.18-5.1進(jìn)行編碼器的設(shè)計(jì)，并用軟件進(jìn)行仿真，28日匯報(bào)交流 5.2-5.15中期檢查，檢查仿真結(jié)果并分析，12日匯報(bào)交流 5.16-5.29對(duì)編碼器的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)分析，26日匯報(bào)交流 5.30-6.12驗(yàn)收成果，學(xué)習(xí)論文編寫(xiě)規(guī)范，編寫(xiě)論文，9日匯報(bào)交流 6.13-6.19編寫(xiě)論文，審核并整理材料，18日小組內(nèi)預(yù)答辯 6.20-6.26進(jìn)一步規(guī)范材料，準(zhǔn)備答辯 任務(wù)書(shū)審定日期2005年 月 日 系（教研室）主任（簽字） 任務(wù)書(shū)批準(zhǔn)日期 2005年 月 日 教學(xué)院（系、部）院長(zhǎng)（簽字） 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 2005年 月 日 指導(dǎo)教師（簽字） 計(jì)劃完成任務(wù)日期 2005年 月 日 學(xué)生（簽字） 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) I 摘 要 隨著因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展，通信傳輸容量劇烈膨脹，迫切地需要新的技術(shù)來(lái)增加傳輸鏈路的帶寬。光碼分復(fù)用（OCDMA）系統(tǒng)由于采用同一波長(zhǎng)的擴(kuò)頻序列，頻率資源利用率高，它與波分復(fù)用（WDMA）和OTDMA結(jié)合，可以大大增加系統(tǒng)容量。 本文根據(jù)光碼分復(fù)用的時(shí)域編碼原理，提出了一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的實(shí)現(xiàn)方案，與文獻(xiàn)中提出的多級(jí)22光開(kāi)關(guān)和光纖延時(shí)線的串聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)可調(diào)光編碼器相比，這種方案減小了硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，降低了成本和功耗，便于集成。文中還研究了采用該編碼器的穩(wěn)定性問(wèn)題；光纖延遲線可調(diào)光編碼器的延遲誤差將嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能，本文提出了在光電檢測(cè)后對(duì)信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，或選用具有適當(dāng)占空比的RZ脈沖作為信號(hào)脈沖，可避免或減少采用這種編碼器時(shí)可能出現(xiàn)的甚窄脈沖。 關(guān)鍵詞：光碼分復(fù)用，光纖延遲線，光編/解碼器，自相關(guān)，互相關(guān) 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) II Abstract With the rapid development of internet，the communication capacity is sharply expanded, the new technology is required to enhance the bandwidth of the transmission link. OCDMA system employed spreading spectrum sequence on the same wavelength. Spectrum efficiency is high. In tandem with WDMA and OTDMA it can increase the capacity of system greatly. Based on the principle of encoder of optical code division multiple-access (OCDMA) in time domain, a new tunable optical encoder structure based on optical delay line is proposed. In contrast to the previous structures reported in the literature, the series connection or the series/parallel connection structure which is comprised with more stages of 22 optical switches or optical delay line, the new structure has greatly reduced the hard ware complexity, the cost and the power loss. It is easy to integrate. This paper also study the stability of this kind of encoder; delay error of the encoder based on optical fiber tunable delay lines will seriously influence the performance of the system. The paper proposes that when signal from the output end of decoder experience a processing of low-pass filtering after photoelectric detection, or the RZ pulse with appropriate duty coefficient as signal pulse, the very narrow pulse induced by the kind of encoder can be avoided or diminished. Key words：OCDMA, Optical fiber delay line, Optical encoder/decoder, Auto-Correlation, Cross-Correlation 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) III 目 錄 第一章 前言. 1 1.1 光通信史. 1 1.2 光碼分多址（OCDMA）技術(shù). 2 1.3 光碼分復(fù)用的關(guān)鍵技術(shù)及進(jìn)展. 6 第二章 編碼原理的確定. 9 2.1 相關(guān)性. 9 2.2 單極碼. 10 第三章 編碼原理的實(shí)現(xiàn). 17 3.1 擴(kuò)頻編解碼. 17 3.2 擴(kuò)時(shí)編解碼. 20 3.3 擴(kuò)空編解碼. 24 第四章 設(shè)計(jì)方案. 28 4.1基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光延遲處理器. 28 4.2 可調(diào)光編碼器設(shè)計(jì). 29 4.3 改進(jìn)的可調(diào)光編碼器. 30 4.4 可調(diào)光解碼器. 31 4.5 延遲線的長(zhǎng)度選取. 32 4.6 光延遲線編/解碼器穩(wěn)定性討論. 32 4.7 延遲誤差討論. 34 第五章 仿真結(jié)果. 35 5.1 光正交碼的構(gòu)造. 35 5.2 自相關(guān)與互相關(guān). 35 5.3 編碼器的實(shí)現(xiàn). 36 第六章 結(jié)論. 38 參考文獻(xiàn). 39 致謝. 40 聲明. 41 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 1 第一章 前 言 1.1 光通信史 應(yīng)該說(shuō)人們認(rèn)識(shí)到用光可以傳遞信息比用電傳輸信息要早的多，比如3000多年前我國(guó)就有了用光傳遞遠(yuǎn)距離信息的設(shè)施烽火臺(tái)（直接光通信）；但是直接光通信是如此的不可靠，以至于它在日常應(yīng)用中根本無(wú)法接受。但在20世紀(jì)60年代早期發(fā)現(xiàn)的激光改變了這一情況，科學(xué)家和工程師對(duì)光通信的興趣一下子活躍起來(lái)。 1966年7月，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電信研究所的英藉華人高錕（K. C. Kao）博士和G. A. Hockham就光纖傳輸?shù)那熬鞍l(fā)表了具有重大歷史意義的論文。論文分析了玻璃纖維損耗大的主要原因，大膽地預(yù)言，只要能設(shè)法降低玻璃纖維的雜質(zhì)，就有可能使光纖的損耗降低到20dB/km。這篇論文的發(fā)表掀起了低損耗光纖研究的熱潮。1970年，美國(guó)康寧玻璃公司（現(xiàn)康寧公司）的Robert Maurer等三人，首先研制出傳輸損耗低于20dB/km的光纖。這樣低損耗的光纖，在當(dāng)時(shí)是驚人的成功，使光纖通信有了實(shí)現(xiàn)的可能1。 光纖通信的另一重要技術(shù)是光通信的光源，普通的光不能用于大容量的通信。1960年美國(guó)人T. H. Maiman發(fā)明了紅寶石激光器，使人們獲得了性質(zhì)與電磁波相同、而且頻率和相位都穩(wěn)定的光激光。1970年貝爾實(shí)驗(yàn)室的I. Hayoshi等人研制出能在室溫下連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光器，盡管最初的激光器的壽命很短，但這種激光器已被認(rèn)為可以作為光纖通信的光源。由于光纖和激光器的重大突破，使光纖通信有了實(shí)現(xiàn)的可能，因此1970年被認(rèn)為是值得紀(jì)念的光纖傳輸元年2。 1970年這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的重大突破，使光纖通信開(kāi)始從理想變成可能，立即引起了各國(guó)電信科技人員的重視，競(jìng)相進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。1974年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了低損耗光纖制作法（CVD法，即汽相沉積法），使光纖損耗降低到1dB/km；1977年，貝爾實(shí)驗(yàn)室和日本電報(bào)電話公司幾乎同時(shí)研制成功壽命達(dá)100萬(wàn)小時(shí)（實(shí)用中10年左右）的半導(dǎo)體激光器，從而有了真正實(shí)用的激光器。1977年，世界上第一條光纖通信系統(tǒng)在美國(guó)芝加哥市投入商用，速率為45Mb/s。 此后，光纖通信的發(fā)展極為迅速，系統(tǒng)已經(jīng)多次更新?lián)Q代。20世紀(jì)70年代的第一代光纖通信系統(tǒng)主要是用多模光纖和短波長(zhǎng)（850nm）波段，在該波段光纖損一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 2 耗的典型值為2dB/km；80年代以后，第二代光纖通信系統(tǒng)信號(hào)源采用新研制的 1310nm InGaAsP激光器，光纖逐漸采用單模光纖，光纖的損耗減至0.5dB/km；到90年代初，通信容量擴(kuò)大了50倍，達(dá)到2.5Gb/s；進(jìn)入90年代以后，光纖的傳輸波長(zhǎng)轉(zhuǎn)向更長(zhǎng)的1550nm，該波段光纖損耗的典型值為0.2dB/km，并且開(kāi)始使用摻鉺光纖放大器（EDFA）、波分復(fù)用（WDM）、色散管理、分布式喇曼放大等新技術(shù)，光纖通信的容量繼續(xù)成倍增長(zhǎng)；現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到Tb/s量級(jí)，并在長(zhǎng)途通信干線和城域網(wǎng)獲得廣泛應(yīng)用。 我國(guó)從70年代初開(kāi)始光纖通信的研究及應(yīng)用，發(fā)展也非常迅速。1979年7月建成第一個(gè)8Mb/s、5.7km室內(nèi)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，1982年建成第一個(gè)8Mb/s、13.2km現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)。在“八五”期間，建成了含22條光纜干線、總長(zhǎng)達(dá)33000公里的“八橫八縱”大容量光纖通信干線傳輸網(wǎng)。1999年1月，我國(guó)第一條高傳輸速率的國(guó)家一級(jí)干線（濟(jì)南青島）82.5Gb/s波分復(fù)用系統(tǒng)建成3。2001年國(guó)內(nèi)光通信公司華為、中興開(kāi)發(fā)的3210Gb/s DWDM通信系統(tǒng)分別中標(biāo)云南、廣西移動(dòng)傳輸骨干網(wǎng)和重慶移動(dòng)SDH干線、鐵通京哈傳輸干線、武漢城域網(wǎng)等。高比特率、大容量的光纖通信系統(tǒng)正在將我國(guó)推向信息時(shí)代的浪潮里，對(duì)不斷出現(xiàn)的新技術(shù)進(jìn)行著跟蹤性研究，成果屢屢。 1.2 光碼分多址（OCDMA）技術(shù) 1.2.1 OCDMA的概念 光碼分復(fù)用技術(shù)早在二十世紀(jì)七十年代就已經(jīng)被提出，一直處于光通信研究領(lǐng)域主流之外。然而，隨著Internet的迅猛發(fā)展隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，全光網(wǎng)絡(luò)已成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)，這更激發(fā)了人們對(duì)OCDMA通信技術(shù)研究的興趣。全光網(wǎng)高速率、寬帶寬是人們所認(rèn)識(shí)的，但現(xiàn)有的技術(shù)如何充分利用光纖的寬帶寬資源并非易事。 有三種光纖傳輸技術(shù)可以大大增加傳輸鏈路的帶寬：波分復(fù)用技術(shù)，短脈沖光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)和現(xiàn)在剛剛起步的碼分復(fù)用技術(shù)。波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)將光纖帶寬分成很多光波帶，每個(gè)光波帶以電子速率(約10Gbit/s)攜帶信息，四路和八路波分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)成熟并已投入商用，目前的研究熱點(diǎn)集中在密集型波分復(fù)用（DWDM）以期大大提高傳輸容量，但還存在不少問(wèn)題，如：制作高精度波長(zhǎng)穩(wěn)定的光源以及高選擇性的濾波器或相干檢測(cè)技術(shù)才能分辨每個(gè)波道。另外，在一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 3 DWDM系統(tǒng)中，由于多個(gè)波長(zhǎng)同時(shí)存在，受光纖非線性特別是四波混頻的影響比較大；對(duì)光放大器的帶寬增益平坦和動(dòng)態(tài)均衡、對(duì)濾波器和其他無(wú)源器件的帶寬高穩(wěn)定性、高可靠性和低插入損耗等，都提出很高的要求。以上因素的限制使得參與復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)目沒(méi)有人們希望的那么多，目前只能做到128個(gè)波長(zhǎng)，因此人們將目標(biāo)轉(zhuǎn)移到光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù)。 光時(shí)分復(fù)用（OTDM）通信是另一種復(fù)用技術(shù)，它是通過(guò)把時(shí)間劃分為不同的時(shí)隙，每一時(shí)隙占用一個(gè)信道的復(fù)用方式。雖然它避開(kāi)了在電域進(jìn)行更高速率的復(fù)用所受的限制即電子瓶頸，但由于需采用光脈沖壓縮、光脈沖時(shí)延、光均衡放大、光色散補(bǔ)償、光時(shí)鐘提取、光再生等技術(shù)，且它們的實(shí)現(xiàn)也并非易事。即使將WDM 和OTDM結(jié)合起來(lái)發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，使總?cè)萘亢涂偹俾实玫綐O大的提高，也不能達(dá)到光纖的可用帶寬。因此人們寄希望將光碼分復(fù)用、光時(shí)分復(fù)用和光波分復(fù)用這三種技術(shù)結(jié)合起來(lái)，如每一時(shí)限進(jìn)行光碼分復(fù)用，然后進(jìn)行時(shí)隙復(fù)用，最后進(jìn)行密集波分復(fù)用，這樣總速率相對(duì)接近光纖的可用帶寬。 1.2.2 OCDMA的分類 OCDMA是一種擴(kuò)頻通信技術(shù)，不同用戶的信號(hào)用互相正交的不同碼序列來(lái)填充，這樣經(jīng)過(guò)填充的用戶信號(hào)可調(diào)制在同一光載波上在光纖信道中傳輸，接收時(shí)只要用與發(fā)方相同的碼序列進(jìn)行相關(guān)接收，即可恢復(fù)原用戶信息。由于各用戶采用的是正交碼，因此相關(guān)接收時(shí)不會(huì)構(gòu)成干擾。這里的關(guān)鍵之處在于選擇適合光纖信道的不同的擴(kuò)頻碼序列對(duì)碼元進(jìn)行填充，形成不同的碼分信道，即以不同的互相正交的碼序列來(lái)區(qū)分用戶，實(shí)現(xiàn)多址。 OCDMA通信具體實(shí)現(xiàn)可以是各種各樣的，它們的分類也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。可以根據(jù)其采用的是單極性正交碼還是雙極性正交碼可分為單極性和雙極性的OCDMA通信，根據(jù)光纖通信的接收機(jī)是直接檢測(cè)還是相干檢測(cè)分為非相干和相于OCDMA通信，根據(jù)編解碼器是擴(kuò)時(shí)、擴(kuò)頻還是擴(kuò)空編碼分為擴(kuò)時(shí)、擴(kuò)頻、擴(kuò)空OCDMA通信，根據(jù)編解碼器是采用電信號(hào)處理還是采用光信號(hào)處理分為電處理的OCDMA通信、光電混合處理的OCDMA通信和全光OCDMA通信等。當(dāng)然這些分類方法間是有聯(lián)系的且還有其它的分類方式。這里根據(jù)是否采用雙極性碼和電信號(hào)處理來(lái)對(duì)OCDMA通信系統(tǒng)進(jìn)行分類。這種分類方法對(duì)實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用很方便，也符合OCDMA通信的產(chǎn)生和發(fā)展方向，而不拘泥于各種不同的具體實(shí)現(xiàn)方法的細(xì)節(jié)。其典型系統(tǒng)框圖如圖1-l所示。 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 4 （a）傳統(tǒng)的光纖CDMA (b) 光電混合編碼光纖 CDMA (c) 光纖CDMA （d）OCDMA 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 5 (e) 相干OCDMA 圖1-1 OCDMA典型的系統(tǒng)框圖 圖1-1(a)為傳統(tǒng)OCDMA通信。將傳統(tǒng)的移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域的成熟技術(shù)即電信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻編解碼和強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)即非相干光通信相結(jié)合，利用了各自的優(yōu)點(diǎn)，這種技術(shù)上的成熟優(yōu)勢(shì)很快得到了廣泛的應(yīng)用，并有商用化產(chǎn)品問(wèn)世。首先應(yīng)用的領(lǐng)域是HFC（混合光纖同軸電纜）的接入系統(tǒng)，HFC的技術(shù)特點(diǎn)是干線部分光纖化，配線端和引入線仍然保持原有的有線同軸電纜網(wǎng)。為了實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，用戶必須經(jīng)上行信道（用戶端到電視前端）包括用戶到光節(jié)點(diǎn)的同軸電纜上行信道和光節(jié)點(diǎn)到電視前端的光纖上行信道，傳輸用戶信息至電視前端（如視頻點(diǎn)播、交互式業(yè)務(wù)等），但由于上行信道的典型的頻譜安排在542MHz，這一頻段最容易受到各種噪聲如脈沖噪聲（電視機(jī)開(kāi)關(guān)、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等引起）、窄帶噪聲、反射噪聲、內(nèi)部熱聲等的影響，所以為了克服這些信道噪聲選用了同步碼分多址技術(shù)S-CDMA來(lái)抗噪聲干擾。所謂同步是指所有的用戶向電視前端發(fā)送數(shù)據(jù)是同步的即數(shù)據(jù)比特同步，這樣經(jīng)過(guò)CDMA擴(kuò)頻后各個(gè)對(duì)應(yīng)的碼片也是同步的即切普（chip）同步。采用S-CDMA技術(shù)雖然失去了所有用戶向電視前端發(fā)送數(shù)據(jù)的隨機(jī)異步特性，換來(lái)的是用戶間干擾的減小，從而進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的抗誤碼特性。傳統(tǒng)的OCDMA通常采用雙極性擴(kuò)頻碼序列和電信號(hào)處理技術(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的發(fā)送是否同步可分為同步S-CDMA和異步A-OCDMA(通常都指異步所以一般稱CDMA，易于處理突發(fā)信息傳送)。圖1-1(a)中光發(fā)模塊完成雙單變換和電光轉(zhuǎn)換功能，光收模塊完成相反的功能。 圖1-1(b)光電混合編解碼OCDMA通信充分發(fā)揮了電信號(hào)處理技術(shù)和光信號(hào)處理技術(shù)的各自優(yōu)勢(shì)，也是一種實(shí)用化的方案。電編碼技術(shù)采用電信號(hào)處理技術(shù)雖然速率上低了一些，但電信號(hào)處理的靈活性、可靠性、穩(wěn)定性是光編碼技術(shù)不可比擬的，電編碼技術(shù)可實(shí)現(xiàn)很靈活的變址功能、同時(shí)降低了對(duì)光器件的要求，對(duì)于局域網(wǎng)的應(yīng)用是很重要的。光解碼方案采用典型的光纖延遲線作為相關(guān)器完成相關(guān)解一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 6 碼，相對(duì)電解碼方案一是速率高、二是無(wú)須復(fù)雜的同步捕獲與跟蹤技術(shù)，因而光解碼器相對(duì)系統(tǒng)的其他部分有較強(qiáng)的獨(dú)立性可單獨(dú)優(yōu)化設(shè)計(jì)。圖1-1(b)中光發(fā)模塊完成電光轉(zhuǎn)換功能，光收模塊完成光電轉(zhuǎn)換功能。 圖1-1(c)OCDMA通信采用光纖延遲線信號(hào)處理技術(shù)來(lái)進(jìn)行編解碼，因此比光電混合式OCDMA通信的速率進(jìn)一步提高了，這也是較實(shí)用的一種方案。為了進(jìn)一步提高性能，編解碼器可以采用相干編解碼技術(shù)，光發(fā)模塊將電脈沖序列通過(guò)直接強(qiáng)度調(diào)制或外調(diào)制技術(shù)變成光脈沖序列，送光編碼器進(jìn)行編碼。OCDMA通信還可采用雙極性擴(kuò)頻碼序列，因而能實(shí)現(xiàn)地址碼之間的完全正交，不像單極性碼序列的偽正交，使得系統(tǒng)的傳輸性能好、信噪比高、傳輸容量大、可容納很大的用戶群。 圖1-1(d)和圖1-1(e)分別為全光CDMA通信和相干光CDMA通信，均采用了全光編碼器，有擴(kuò)時(shí)、擴(kuò)頻、擴(kuò)空編解碼方案。它們的系統(tǒng)容量、用戶速率都很高，是理想的通信方式，但技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)研究階段，離應(yīng)用還有一段時(shí)間，尤其是相干光CDMA通信3。 1.3 光碼分復(fù)用的關(guān)鍵技術(shù)及進(jìn)展 1.3.1 OCDMA擴(kuò)頻碼的研究 對(duì)于OCDMA通信，擴(kuò)頻碼的選擇非常重要。擴(kuò)頻碼類型，長(zhǎng)度和速率直接影響到編碼的實(shí)現(xiàn)難度、變址能力、系統(tǒng)的抗干擾能力、系統(tǒng)的容量等，因此為了提高OCDMA系統(tǒng)的性能就必須選擇合適的擴(kuò)頻碼。由于光纖通信有強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)和相干檢測(cè)即所謂的正系統(tǒng)和正負(fù)系統(tǒng)之分，因此OCDMA采用的擴(kuò)頻碼必須適應(yīng)光纖通信的特點(diǎn)，正系統(tǒng)采用的擴(kuò)頻碼稱之為單極性的擴(kuò)頻碼。正負(fù)系統(tǒng)采用的擴(kuò)頻碼稱之為雙極性擴(kuò)頻碼。雙極性的擴(kuò)頻碼可以直接采用傳統(tǒng)的電OCDMA所使用過(guò)的擴(kuò)頻碼。 最早是80年代中期國(guó)外有人想利用光纖的巨大帶寬，在光纖線路上來(lái)實(shí)現(xiàn)碼分多址通信，當(dāng)時(shí)提出采用雙極性gold碼作為地址碼對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行電的CDMA編碼后變成光信號(hào)用光纖來(lái)傳輸，盡管此后又有人在光纖雙極性CDMA實(shí)現(xiàn)方面做了一些工作。但是，因?yàn)椴捎眠@種電編碼和電解碼的方法，電子“瓶頸”效應(yīng)問(wèn)題未解決，只能實(shí)現(xiàn)中、低速通信，不能充分利用光纖的巨大帶寬資源，所以不是真正的光碼分多址。后來(lái)有人提出直接采用光信號(hào)處理、進(jìn)行光編/解碼。但時(shí)至今日，光通信中采用的調(diào)制技術(shù)還主要是強(qiáng)度調(diào)制，因此當(dāng)時(shí)提出的光碼分復(fù)用編/一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 7 解碼采用的是不同于移動(dòng)通信碼分復(fù)用的強(qiáng)度編/解碼，這時(shí)的光碼分多址系統(tǒng)是正系統(tǒng)，處理的是單極碼，這樣一來(lái)在移動(dòng)通信中廣泛采用的性能優(yōu)良的雙極碼如m序列，gold序列，walsh序列無(wú)法用于光碼分復(fù)用中,還需要尋找性能優(yōu)良的單極碼。這時(shí)有人提出了構(gòu)造較容易的素?cái)?shù)序列碼，圍繞著素?cái)?shù)序列碼有不少人做了大量的研究工作。素?cái)?shù)碼具有較好的互相關(guān)特性，但其自相關(guān)中的旁瓣很大很多，使得它在異步OCDMA系統(tǒng)中無(wú)法應(yīng)用。以后人們對(duì)用作擴(kuò)頻碼的單極碼進(jìn)行了大量的研究。 80年代末有人提出了光正交碼（OOC），因?yàn)楣獯a的最小相關(guān)限制是1而不是 0，所以實(shí)際上準(zhǔn)確地應(yīng)稱為光準(zhǔn)正交碼。與素?cái)?shù)序列碼相比，光正交碼具有良好的相關(guān)特性，碼的容量也相對(duì)較大，更適合光的碼分復(fù)用通信系統(tǒng)采用。但是迄今為止，關(guān)于光正交碼碼分復(fù)用技術(shù)的研究，國(guó)外僅集中在對(duì)碼重較小的等重對(duì)稱光正交碼的容量和構(gòu)造方法的研究，及對(duì)OCDMA系統(tǒng)的性能分析。 無(wú)論是素?cái)?shù)碼，還是光正交碼，在一維編碼的情況下，相同長(zhǎng)度碼序列在OCDMA 網(wǎng)絡(luò)中的容量都無(wú)法與雙極碼相比。為了解決這一問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)外有很多二維編/解碼的報(bào)道4。即在時(shí)域和頻域上同時(shí)編碼，從而使系統(tǒng)容量大大提高。 與采用非相干光源的OCDMA技術(shù)相比，相干光OCDMA技術(shù)對(duì)器件要求高、實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度較大。但相干OCDMA采用的是性能優(yōu)良的雙極碼，在相同長(zhǎng)度碼序列的情況下，采用雙極碼4的OCDMA系統(tǒng)容量大大高于一維單極碼；且無(wú)論是一維非相干OCDMA還是二維非相干OCDMA，在編/解碼過(guò)程中常常存在頻譜成份丟失的問(wèn)題。因此相干OCDMA技術(shù)在全光組網(wǎng)上將存在優(yōu)勢(shì)。光纖光柵制造技術(shù)的成熟推動(dòng)了利用光纖光柵作為光碼分復(fù)用編/解碼技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)對(duì)基于光纖光柵的相位編/解碼的研究亦受到重視。 1.3.2 OCDMA編/解碼方式 所謂編解碼，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是指用戶信息與地址碼之間調(diào)制、解調(diào)的過(guò)程。由于 OCDMA系統(tǒng)的性能乃至于應(yīng)用都主要決定于系統(tǒng)采用的編解碼方式，所以正確地實(shí)現(xiàn)編/解碼是OCDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在OCDMA系統(tǒng)中，主要的編解碼方式有三種：擴(kuò)頻（時(shí)域）OCDMA編解碼、擴(kuò)時(shí)（頻域）OCDMA編解碼、擴(kuò)空OCDMA編解碼。 （1）時(shí)域編/解碼器 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 8 OCDMA時(shí)域分割編碼，即對(duì)信號(hào)在時(shí)域上按照地址碼分割為一組碼片，光延遲線編/解碼器5,6,7,8,9,10,11是一種適合于OOC碼的典型的時(shí)域光編碼器，其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。 圖1-2 光纖延遲線編碼器示意圖 光纖延遲線編碼器是由并行的幾束不同長(zhǎng)度的光纖和一個(gè)1N分束器及N1合束器構(gòu)成的，作用是將輸入的一個(gè)短光脈沖分成幾份，根據(jù)地址碼進(jìn)行不同的延時(shí)，在輸出端得到由這些不同延遲的短光脈沖合成的脈沖序列。在接收端，解碼器結(jié)構(gòu)與編碼器完全一樣。其功能是把輸入信號(hào)與解碼器包含的標(biāo)志序列作相關(guān)運(yùn)算，進(jìn)行相關(guān)識(shí)別，直接探測(cè)，通過(guò)閾值判斷，從而在混有眾多用戶信號(hào)的接收信號(hào)中識(shí)別并檢出某用戶的數(shù)據(jù)。 （2）頻域編/解碼器 頻域編/解碼是對(duì)信號(hào)在頻域上分割編碼實(shí)現(xiàn)編/解碼的一種方法。由于這種編碼使得信號(hào)在時(shí)域擴(kuò)展，所以通常稱這種OCDMA系統(tǒng)為擴(kuò)時(shí)OCDMA通信系統(tǒng)。 在頻域編/解碼中，可采用相位編/解碼，地址碼為具有+1和1的雙極碼，所以地址碼序列可選用偽隨機(jī)（PN）序列，采用相位調(diào)制編/解碼時(shí)多址干擾小，但實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜；也可采用強(qiáng)度調(diào)制編/解碼，這時(shí)地址碼只能采用具有0、1的單極碼，采用強(qiáng)度調(diào)制實(shí)現(xiàn)編/解碼的方法多址干擾大，但實(shí)現(xiàn)比較方便。 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 9 第二章 編碼原理的確定 對(duì)于OCDMA通信擴(kuò)頻碼的選擇非常重要，擴(kuò)頻碼類型，長(zhǎng)度和速率直接影響到編碼的實(shí)現(xiàn)難度、變址能力、系統(tǒng)的抗干擾能力、系統(tǒng)的容量等，因此為了提高OCDMA系統(tǒng)的性能就必須選擇合適的擴(kuò)頻碼。在可能用于OCDMA系統(tǒng)的眾多碼字中，任何一種碼字都必須適用于相應(yīng)的編解碼方式。 由于光纖通信有強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)和相干檢測(cè)即所謂的正系統(tǒng)和正負(fù)系統(tǒng)之分，因此OCDMA采用的擴(kuò)頻碼必須適應(yīng)光纖通信的特點(diǎn)，正系統(tǒng)采用的擴(kuò)頻碼稱之為單極性的擴(kuò)頻碼。正負(fù)系統(tǒng)采用的擴(kuò)頻碼稱之為雙極性擴(kuò)頻碼。由于強(qiáng)度調(diào)制的OCDMA（非相干系統(tǒng)）的地址碼序列只能采用單極碼，因此探索性能優(yōu)良的單極碼是OCDMA的一個(gè)重要研究方向。人們提出了許多具有準(zhǔn)正交特性的單極碼，研究較多的有素?cái)?shù)序列碼1,9，光正交碼12,13等。雙極性的擴(kuò)頻碼可以直接采用傳統(tǒng)的電CDMA所使用過(guò)的擴(kuò)頻碼。本節(jié)首先給出衡量地址碼好壞的標(biāo)準(zhǔn)：相關(guān)性的定義，然后分別介紹用于OCDMA中的兩類地址碼：?jiǎn)螛O碼和雙極碼。 2.1 相關(guān)性 OCDMA系統(tǒng)在本質(zhì)上同電領(lǐng)域的CDMA系統(tǒng)是一樣的：需要為每個(gè)用戶選擇不同的高速擴(kuò)頻地址碼，用以傳輸相對(duì)低速的用戶信息。在分析設(shè)計(jì)擴(kuò)展序列時(shí)最主要考慮的是與地址序列碼密切相關(guān)的兩個(gè)特性：自相關(guān)特性與互相關(guān)特性1,2。前者使每個(gè)序列能容易地從它本身時(shí)間偏移不為零的不同偏移序列中區(qū)分開(kāi)來(lái)；后者能使每個(gè)序列容易地從其他用戶的地址序列碼中區(qū)分出來(lái)。 在OCDMA系統(tǒng)中，我們一般都采用周期信號(hào)和序列碼元基本波形cTP，信號(hào)可表示為 +=ncTncnTtPxTtxc)(1)( (2-1) +=ncTncnTtPyTtyc)(1)( (2-2) 式中cT為單位矩形脈沖的寬度（在本文的討論當(dāng)中都做這種假設(shè)），通常把它一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 10 稱為切普。如果對(duì)任何t都存在() ( )x txtT= +和() ( )yt yt T= +，那么序列()nx和()ny是周期為/cFTT=的周期序列。對(duì)于周期序列()nx和()ny，其相關(guān)函數(shù)定義如下： （1）自相關(guān)函數(shù)為：對(duì)于任何長(zhǎng)度為N (/)cNTT=的周期序列()nx，平移。若clT = ,則： =+=10)(,NnlnnlxxxxZ (2-3) 若,0 T時(shí)，則： )()(,)1(,)(,)(,lxxlxxclxxxxZZlTZZ +=+(2-4) （2）自相關(guān)函數(shù)為：對(duì)于任何長(zhǎng)度為N (/)cNTT=的周期序列()nx和()ny，兩序列相對(duì)平移。若clT = ,則： =+=10)(,NnlnnlyxyxZ (2-5) 若0, T時(shí)，則： )()(,)1(,)(,)(,lyxlyxclyxyxZZlTZZ +=+(2-6) 由于解碼時(shí)在解碼器中產(chǎn)生的地址碼不一定與信息數(shù)據(jù)比特中的地址碼在時(shí)間上同步，所以相關(guān)檢測(cè)自相關(guān)函數(shù)存在旁瓣。要求自相關(guān)函數(shù)的主峰越大越好，旁瓣則應(yīng)該盡量小，理想情況為0；互相關(guān)值對(duì)應(yīng)著檢測(cè)中存在的多址干擾，這是由于碼字結(jié)構(gòu)本身造成，通常很難去除（但在光譜幅度編解碼中可采用發(fā)送補(bǔ)碼，通過(guò)平衡檢測(cè)去除多址干擾）。在碼字的構(gòu)造中應(yīng)使其盡量小，理想情況亦為零。 2.2 單極碼 在單極碼中研究得較早較多的是素?cái)?shù)碼、光正交碼等，以下闡述這些碼字的構(gòu)造。 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 11 （1）素?cái)?shù)碼 素?cái)?shù)序列實(shí)際上應(yīng)稱為衍生素?cái)?shù)序列。這種序列的伽羅華域()GF P由長(zhǎng)度為P 的原始素?cái)?shù)序列衍生而成。 素?cái)?shù)碼的構(gòu)造從伽羅華域()GF P開(kāi)始，其中P為素?cái)?shù)。首先由,(mod )ijSij P=構(gòu)造一個(gè)素?cái)?shù)序列,0 ,1 , , 1(, )iii ijipSSSS S=LL，這里,()ij GFP。接著將每個(gè)素?cái)?shù)序列iS映射到一個(gè)二制序列,0 ,1 , , 1(, )iii ikiFCCC C C=LL，其中2FP=為碼長(zhǎng)。映射的規(guī)則是當(dāng),ijkS jP=+ 時(shí),1ikC =。否則,0ikC =。因此可以產(chǎn)生P個(gè)碼字，每個(gè)碼字的碼重為P（碼字中1的個(gè)數(shù)），碼長(zhǎng)為2P，且互相關(guān)值不大于2。表2-1給出了P=7時(shí)構(gòu)成的素?cái)?shù)序列，表2-2給出了一個(gè)P=7時(shí)構(gòu)成的素?cái)?shù)碼的實(shí)例。 表2-1 P = 7時(shí)構(gòu)成的素?cái)?shù)序列 j=0 j=1 j=2 j=3 j=4 j=5 j=6 序列0S 0 0 0 0 0 0 0 序列1S 0 1 2 3 4 5 6 序列2S 0 2 4 6 1 3 5 序列3S0 3 6 2 5 1 4 序列4S 0 4 1 5 2 6 3 序列5S0 5 3 1 6 4 2 序列6S0 6 5 4 3 2 1 素?cái)?shù)碼的構(gòu)造相對(duì)光正交碼的構(gòu)造簡(jiǎn)單，并且由于每個(gè)素?cái)?shù)碼可被分為P個(gè)等長(zhǎng)的子序列，每個(gè)子序列僅包含一個(gè)光脈沖，因此其編碼器實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單且編碼速度快。 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 12 表2-2 P7構(gòu)成的素?cái)?shù)碼 j=0 j=1 j=2 j=3 j=4 j=5 j=6 序列0C1000000 1000000 1000000 1000000 1000000 1000000 1000000 序列1C 1000000 0100000 0010000 0001000 0000100 0000010 0000001 序列2C 1000000 00100000 0000100 0000001 0100000 0001000 0000010 序列3C1000000 0001000 0000001 0010000 0000010 0100000 0000100 序列4C 1000000 0000010 0100000 0000010 0010000 0000001 0001000 序列5C1000000 0000010 0001000 0100000 0000001 0000100 0010000 序列6C1000000 0000001 0000010 0000100 0001000 0010000 0100000 （2）光正交碼（OOC）及其構(gòu)造 目前，典型的光通信系統(tǒng)和光信號(hào)處理器的系統(tǒng)模型是所謂的正系統(tǒng)。對(duì)于正系統(tǒng)的碼分多址而言，它無(wú)法使干擾的地址碼序列與所需信號(hào)的地址碼序列相關(guān)得零，這與電領(lǐng)域中的擴(kuò)頻通信不同，在電CDMA中可以利用+1/-1電壓信號(hào)，使在地址碼構(gòu)造時(shí)可以通過(guò)正負(fù)電壓相加抵消這一特性實(shí)現(xiàn)相關(guān)得零，實(shí)現(xiàn)完全正交，因此在很大程度上限制了光CDMA系統(tǒng)的性能及其容量。雖然光信號(hào)也可以借助相位、偏振等實(shí)現(xiàn)與正負(fù)電壓相應(yīng)的信號(hào)，但在目前，利用高度相干激光器及其相干光檢測(cè)尚相當(dāng)有困難。因此現(xiàn)在最直接的光CDMA系統(tǒng)還是屬于非相干強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)系統(tǒng)，在光CDMA中尚不能實(shí)現(xiàn)完全正交，只能利用光的“有”與“無(wú)”來(lái)表示二進(jìn)制中的“0”和“1”，這樣兩個(gè)不同擴(kuò)展序列之間的相關(guān)最小為1。同樣，同一擴(kuò)展序列在不同相移時(shí)的自相關(guān)最小也至少為1。雖然光CDMA中只能實(shí)現(xiàn)最小為1的準(zhǔn)正交，仍將取得最小相關(guān)值的碼稱為正交碼。 光正交碼（OOC）是光OCDMA系統(tǒng)最直接的光正交碼型，對(duì)它的研究開(kāi)始于OCDMA設(shè)想剛提出之時(shí)，也是研究探索其它適用于OCDMA系統(tǒng)碼型的基礎(chǔ)。光正交碼的命名包含兩層意思，“光”表示非負(fù)性，“正交”表示其弱的互相關(guān)性，它是具有良好的自互相關(guān)性的一組（0，1）序列。無(wú)論怎么，光CDMA系統(tǒng)在本一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 13 質(zhì)上同電領(lǐng)域的CDMA系統(tǒng)是一樣的：需要為每個(gè)用戶選擇不同的高速擴(kuò)頻地址碼，用以傳輸相對(duì)低速的用戶信息。在分析設(shè)計(jì)擴(kuò)展序列時(shí)最主要考慮的是與地址序列碼密切相關(guān)的兩個(gè)特性：自相關(guān)特性與互相關(guān)特性。前者使每個(gè)序列能容易地從它本身時(shí)間偏移不為零的不同偏移序列中區(qū)分開(kāi)來(lái)：后者能使每個(gè)序列容易地從其他用戶的地址序列碼中區(qū)分出來(lái)。相互正交的光正交碼應(yīng)該滿足以下兩個(gè)條件： （1）自相關(guān)條件：對(duì)任何長(zhǎng)度為N，碼重為W的周期性序列()nx x=，對(duì)于平移l : =+)11()0(10)(,NllWxxZaNnlnnlxx(2-7) （2）互相關(guān)條件：對(duì)任何長(zhǎng)度為N ,序列重量為W的一對(duì)周期性序列()nx x=和()nyy=： =+=10)(,)10(NnclnnlyxNlyxZ (2-8) a、c均為零時(shí)就是嚴(yán)格的正交碼（如電CDMA就能做到這一點(diǎn)）。然而，如上所述，由于光纖通信系統(tǒng)就是正系統(tǒng)、因此它們的最小值只能取到1。因此1ac =的地址碼序列就是光正交碼，顯然它是可用于非相干OCDMA通信系統(tǒng)的最佳地址碼，任何其他類型的擴(kuò)頻序列的自相關(guān)與互相關(guān)特性均不如此，然而如果將跳頻技術(shù)結(jié)合進(jìn)來(lái)時(shí)，在碼字和器件滿足一定條件下，可以在理論上實(shí)現(xiàn)相關(guān)為零。而且，分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明在不滿足上述最佳相關(guān)條件時(shí)，系統(tǒng)的性能依舊能滿足實(shí)際通信需要。這給地址碼的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的選擇余地，可以采用其它許多不同類型的碼型，以適用于不同的應(yīng)用環(huán)境。c越小，不需要的信號(hào)帶來(lái)的干擾所導(dǎo)致的誤碼率就越小，系統(tǒng)性能也就越好，但同時(shí)在碼長(zhǎng)N給定時(shí)它所能提供的碼字?jǐn)?shù)目也就相應(yīng)越小，即能容納的用戶數(shù)會(huì)比較少。因此在設(shè)計(jì)時(shí)選擇互相關(guān)c時(shí)很重要，需要均衡考慮。光正交碼是在將擴(kuò)頻技術(shù)思想引入到光纖通信系統(tǒng)中以后，由于光纖通信系統(tǒng)與電子通信系統(tǒng)的本質(zhì)特性區(qū)別所產(chǎn)生的概念。 假定兩個(gè)周期信號(hào)()x t和()yt可以寫(xiě)為： 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 14 =ncTncnTtpxTtxc)(1)( （2-9）和 =ncTncnTtpyTtyc)(1)( （2-10） 其中()cTcp tnT是周期為cT的單位方波脈沖。對(duì)于任何t都有() ( )(x txtTT=+為信號(hào)脈沖周期），則nx和ny就是周期為/cFTT=的周期性地址序列，要求nx和ny滿足正交條件（2-7）和（2-8）。式中的N、a和c均為常數(shù)。在且a和c都取得最小時(shí)系統(tǒng)就是“嚴(yán)格的”正交系統(tǒng)。 在滿足式（2-7）和（2-8）的擴(kuò)頻序列設(shè)計(jì)時(shí)，以(, , , )acNW 來(lái)表示，其中N表示序列長(zhǎng)度（即擴(kuò)展比）、W為碼重，a和c分別為自相關(guān)與互相關(guān)，在1ac =時(shí)就簡(jiǎn)單地表示為(, ,)NW。在光纖通信系統(tǒng)中只能以光的有無(wú)來(lái)表示二進(jìn)制信息，顯然該擴(kuò)頻序列是由一系列的“0”和“1”組成，而W就是其中1的個(gè)數(shù)。 構(gòu)造光正交碼16的算法很多，有直接構(gòu)造法，遞歸構(gòu)造法，射影構(gòu)造法，組合區(qū)組設(shè)計(jì)法等,現(xiàn)將直接構(gòu)造法簡(jiǎn)述如下： (,2,1)v光正交碼的直接構(gòu)造。 直接驗(yàn)證便可知(0,1), (0, 2), ,(0, 1), mod vvL便構(gòu)成了一個(gè)(,2,1)v最佳光正交碼。 (,3,1)v光正交碼的直接構(gòu)造。 A1：準(zhǔn)優(yōu)化(,3,1)v光正交碼的構(gòu)造。 設(shè)6,1vlx xl=+ 我們可以構(gòu)造出一個(gè)含有1l個(gè)碼字的(,3,1)v的光正交碼，它的碼字個(gè)數(shù)只比優(yōu)化光正交碼的碼字個(gè)數(shù)少一個(gè)。當(dāng)l為奇數(shù)時(shí)，此碼由以下的三元數(shù)組構(gòu)成： 0, , 2 1 lil i+ 1(1 )2li 和 0, 2 , 3 lili+ 1(1 )2li 當(dāng)l為偶數(shù)時(shí)，此碼由以下的三元數(shù)構(gòu)成： 0, , 2 lili+ (1 1)2li 和 0, 2 , 3 1 lil i+ + (1 1)2li 為證明此構(gòu)造法的正確性，只需證明小于2v的差值都不會(huì)重復(fù)就行了。假設(shè)l為偶數(shù)，那么第一組中的三元數(shù)組產(chǎn)生出所有小于l的偶數(shù)差值并且從l1到2l1的所有差值除（32l外）剛好被產(chǎn)生一次。第二組中的三元數(shù)組產(chǎn)生所有小于l的奇數(shù)差值并且從2l1到3l的差值剛好被產(chǎn)生一次。因此這些三元數(shù)組就形成了一一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 15 個(gè)(,3,1)v光正交碼。當(dāng)l是奇數(shù)時(shí)，可同理證明。 A2：優(yōu)化和最佳(,3,1)v光正交碼的構(gòu)造。 對(duì)前面的構(gòu)造法作一些改進(jìn)，便可以對(duì)幾乎所有的v構(gòu)造出(,3,1)v優(yōu)化光正交碼，因此我們也構(gòu)造出了許多(,3,1)v最佳光正交碼。 設(shè)6,1 6vlv v=+ 。下面根據(jù)l mod4的不同取值分四種情況來(lái)介紹構(gòu)造方法。 情況一：0(mod 4)l 。 設(shè)48lu=。以下l個(gè)三元數(shù)組就構(gòu)成一個(gè)優(yōu)化(,3,1)v光正交碼： 0, 4 ,8 uiui+ (121iu )；0,8 1 ,12 uiui + (1 )iu； 0, 9 1 ,12 uiui+ (12iu )；和0, 6 ,10 uu；0, 9 , 9 1uu+； 0,10 1,12 uu+； 為了證明此構(gòu)造法的正確性，注意到第一組產(chǎn)生出所有小于4u的偶數(shù)差值以及除6u外從4u1到8u1的所有差值。第二組產(chǎn)生出從2u1到4u1的所有奇數(shù)差值以及所有從8u到9u1和從11u到12u1的所有差值。第三組產(chǎn)生從3u到2u1的奇數(shù)差值以及所有從9u2到10u1和從10u2到11u1的差值。剩下的差值由最后三個(gè)三元數(shù)組產(chǎn)生。顯然沒(méi)有重復(fù)的差值，因此這些三元數(shù)組形成了一個(gè)優(yōu)化(,3,1)( 6 )vvlv= =光正交碼。 情況二：2(mod 4)l 。 設(shè)426lu=+。那么當(dāng)2(mod 6)v 時(shí)以下的三元數(shù)組就構(gòu)成一個(gè)優(yōu)化(,3,1)v光正交碼： 0, , 2 lili+ (112li )； 0, 2 1 ,3lili + (1 )iu ； 0, 2 1 , 3 lului+ (1 1)iu ；和350, , 22ll；0,2 ,2 1lulu+；50, 1, 3 12ll+。 證明過(guò)程也與情況一相似。注意到當(dāng)62vl= +時(shí)，此方法不能構(gòu)造出(,3,1)v光正交碼。因?yàn)樵谧詈笠粋€(gè)三元數(shù)組用到0和31l+。 情況三：1(mod 4)l 。 設(shè)419lu=+。那么如下的三元數(shù)組就構(gòu)成一個(gè)優(yōu)化(,3,1)v正交碼： 0, , 2 1lil i+(1 2 )iu； 0, 2 ,3lili+ (1 2)iu ； 0, 2 2 ,3lu ilui+ (1 2)iu ； 0,21,221lu lu+ +； 一種基于光纖延時(shí)線的可調(diào)光編碼器的設(shè)計(jì) 16 0, 2 1, 2 2lu lu+