VPI大作业题目V3

传输速率为10Gb/s，传输距离应尽可能长。（第五章完成后可做）

说明与要求：传输距离和方案的合理性将作为评分主要依据。传输距离应根据误码率大小确定。需要考虑光纤的损耗，色散和非线性。只考虑单信道系统。在报告中须说明光纤和器件指标参数选择的来源或依据，并给出参考文献或产品说明书（data sheet）。

可以采用的技术手段（事先不告诉学生）：低损耗/低非线性光纤，高灵敏度调制格式，拉曼放大技术（包括一阶和高阶），遥泵EDFA（需要考虑EDFA的噪声），相干探测技术，SPM/XPM非线性补偿技术等。

难度等级：A+

12、我们知道光纤低损耗窗口内能够容纳的信道数量是有限的，提高单个信道的谱效率（=比特率/占用频谱宽度），可以在频谱资源受限的条件下提高系统的传输容量。设计一个高谱效率的光纤通信系统，OSNR设置为20dB，误码率小于1e-3时，谱效率应尽可能高。（第四章完成后可做）

说明与要求：谱效率和收发机设计方案的合理性将作为评分主要依据。考虑激光器线宽（相位噪声），采用相干探测方式，要通过误码率和星座图说明信号可以被正常接收。在报告中须说明器件指标参数选择的来源或依据。

可以采用的技术手段（事先不告诉学生）：QPSK/QAM调制，偏振复用技术，超窄线宽光源，Nyquist-WDM和OFDM技术等。

难度等级：A

13、在WDM光通信系统中各个信道需要使用不同的波长来避免信道间的干扰，但是某些时候外来信道的波长可能与系统原来使用的波长冲突，此时就要进行波长转换。传统的波长转换可以采用光-电-光的方法，但其成本和复杂度较高。请设计一个全光波长转换器件。（第三章完成后可做）

说明与要求：信号格式类型可以分为ASK信号和PSK信号。转换器所支持的信号格式类型，转换效率（=输出信号功率/输入信号功率），转换后信号的质量（误码率），能耗以及方案的合理性将作为评分主要依据。在报告中须说明器件指标参数选择的来源或依据。

可以采用的技术手段（事先不告诉学生）：可以基于SOA的XGM/XPM和光纤中的FWM等非线性效应。

难度等级：A+

14、在长距离传输系统中需要采用光放大器对信号光进行放大以补偿光纤的传输损耗。常用的EDFA工作波长只有覆盖了C波段30nm左右的范围，这导致S和L波段信号光无法得到放大。请设计一个超宽带光放大器，能够覆盖多个波段（指S/C/L），且其增益谱应尽量平坦以保证不同信道得到相同的放大。（第三章完成后可做）

说明与要求：需要考虑光放大器的实际增益谱形状。光放大器的带宽，增益谱的平坦性，泵浦效率（=增益/泵浦功率），噪声指数大小以及方案的合理性将作为评分主要依据。在报告中须说明器件指标参数选择的来源或依据。

可以采用的技术手段（事先不告诉学生）：可以采用C波段和L波段EDFA，EDFA+光纤拉曼放大器，或者全光纤拉曼放大器等技术。

难度等级：A+

15、在光通信系统中相干光接收机能获取信号光场信息，兼容各种调制格式光信号，并且能够通过数字信号处理（DSP）技术补偿光纤信道的线性和非线性损伤，以及光收发机中激光器的相位噪声和频率偏移。请设计和开发能够用于各种损伤补偿和信号恢复的DSP算法程序，通过输入和输出信号的星座图或误码率说明算法效果。（第四章完成后可做）

说明与要求：至少选择包括光纤色散在内的两种损伤。需要针对具体损伤大小（如色散大小和激光器线宽大小）对算法中关键参数的设置进行优化，并说明其过程。算法效果（星座图或误码率衡量），最大损伤补偿范围，适用格式类型数量和算法计算量大小将作为评分主要依据。

可以采用的技术手段（事先不告诉学生）：色散的时域和频域均衡算法，Viterbi-Viterbi算法，数字反向传输算法等。

难度等级：A+