高频谱效率/动态可重构的光码分多址技术研究

Optical Code Division Mltiple-access (OCDMA) has such advantages as soft capability, flexibly asynchronous access, inherent security, simple network manangement,therefore, it is a promising method for future wide-bandwidth optical access network and anti-interception communication system. Aiming at problems of all optical processing OCDMA systems such as unable to penetrate a regenerator,severe muti-address interference(MAI) and impact of fiber chromatic dispersion, following researching works will be carried out: 1)Researching the channel model accuratly describing interferences as well as noises in OCDMA system, so as to provide a dynamic reconfigrable digital equalization methold. 2)Researching pulse receiver's digital realiztion method to suppres MAI. 3)Researching high spectrum efficiency encoding/decoding methold to compatible with wavelength divided multiplexing(WDM) network. It is anticipated as following after this project:1)To provide a dynamic dispersion compensation algorithm based on an accurate OCDMA channel model. 2)To give an encoding scheme with totle coefficient of spectrum utilization beyond 1bit/s/Hz within the bandwith of 30GHz. 3)To set up a multi-user OCDMA sytem experiment platform with digital coherent reciever, to get system performance variation with users' number, coefficient of spectrum utilization and transmission length. 4)To publish more than 14 high level academic papers, to apply for 3-5 national and defensive patents, to bring up 2 Ph.D and 4 master students. 5)To provide digital OCDMA solutions for wide bandwith access network and anti-interception communication.

OCDMA通信具有软容量、异步灵活接入、内在安全性、网络管理简单等特点，必将成为未来宽带接入网和抗截获通信的重要手段。本课题针对现有全光编解码OCDMA系统无法跨中继应用、多址干扰和光纤色散影响严重的问题，研究精确描述OCDMA系统干扰噪声的信道模型，从而针对OCDMA信道提供数字域可实现的动态可重构均衡方法；研究抑制多址干扰的脉冲接收机数字域实现方法；研究与波分复用WDM相兼容的高频谱效率编解码方法。预期提出基于OCDMA精确信道模型的动态色散补偿算法；提出编码带宽<30GHz、总频谱利用率>1bit/s/Hz的OCDMA编解码方案；搭建一套采用数字相干接收机的多用户OCDMA系统实验平台，得到系统性能随用户数、频谱效率和传输距离的变化关系；预期发表高水平学术论文14篇、申请国家发明和国防专利3-5项、培养博士研究生2名、硕士研究生4名；为OCDMA宽带接入与抗截获通信应用提供数字解决。

OCDMA通信具有软容量、异步灵活接入、内在安全性、网络管理简单等特点，必将成为未来宽带接入网和抗截获通信的重要手段。本项目针对长距离跨中继抗截获通信和全光宽带接入网的应用需求，围绕如何提高OCDMA编码的频谱效率进而提高传输距离和系统物理层安全性能，进行以下研究：.1）研究了OCDMA系统信道模型、构建了多用户实验平台、实验验证了传输性能：针对OCDMA信道特征研究数字域干扰噪声抑制的信道均衡方法，构建了多用户OCDMA系统的仿真和实验平台，仿真实现了4用户同时传输的频谱相位编码（SPE）相干OCDMA信号，传输速率为10Gb/s。进行了第一个采用ASE光源、Y-00协议的量子噪声随机加密原理验证实验。最终实现了128电平的多进制Y-00协议的2.5Gb/s速率、100公里传输系统；实验实现了32个用户同时传输跳频扩时2维编码（2-D WHTS）、非相干OCDMA信号，传输速率为10Gb/s，传输距离为120km，接收端匹配解码后，得到的误码率在10-11量级。.2）对OCDMA及其他可以长距离抗截获通信系统的安全性能进行了分析评估：对OCDMA、量子噪声随机加密（QNRC）系统的物理层安全性能进行了分析；提出并验证了具有高安全性能的光隐藏通信系统；结果表明，QNRC结合合适的信道编码是一种适合高速长距离传输的安全通信系统框架，其绝对安全速率可以比其他加密系统高数个量级。实验对比研究了非相干光源和超连续谱光源在光隐藏通信系统中性能，结果表明超连续谱光源具有更好的传输特性，接收机灵敏度更高。.3）研究了光注入半导体激光器动力学特性及其在微波光子学中的应用。研制了单片集成三段式激光器，实现了光子学产生线性啁啾微波波形，时间带宽积TBWP达到5.15x105，带宽达到6.6GHz，波形持续时间达到77us；研究了基于光注入DFB中的四波混频效应和载波抑制单边带效应，并实现了多种微波光子滤波器和光电振荡器等微波光子学应用。.本项目共计发表论文37篇， SCI收录期刊论文22篇（其中二区以上论文16篇）；发表会议论文14篇。培养博士研究生4人毕业，培养硕士研究生5人已毕业。项目成果应用于武器装备预研项目，获得2017年度军队科技进步二等奖。