宽带高速光电信号分析仪系统设计及先进调制格式仿真研究

摘要

随着光通信系统的发展，为了达到高速大容量长距离通信的目标，传输过程调制格式的选择成为了非常关键的一步。在此基础上，开发高速和高精度的光电信号分析设备具有非常重要的应用价值。同时，对传输过程中调制格式的不断研究使得可选取的调制格式越来越多。因此，针对不同类型调制格式的传输性能进行分析，对未来通信系统的发展具有重要意义。
　　本论文首先介绍了宽带高速光电信号分析仪的硬件组成，以系统使用的PXIe总线标准为线索分别详细介绍了机箱、系统控制器和相关外围模块。
　　然后，介绍了宽带高速光电信号分析仪的软件架构，包括分析仪软件的整体框架以及模块划分的软件功能，并给出了分析仪测试的结果。
　　接下来，选取NRZ、RZ、ODB、DPSK、DQPSK和QAM六种调制格式进行光通信仿真。首先，分别介绍了这六种调制格式的产生原理以及它们各自的特点。然后分别在10Gbps、40Gbps和100Gbps通信速率下对这些调制格式进行仿真。仿真得到了这些调制格式在不同速率下的时域波形图、频谱图和眼图。通过仿真结果可以分析得到以下结论:在速率达到100Gbps及以上时，常用的调制格式在光纤中传输时受到的影响非常大，在接收设备端需要经过复杂的数字信号处理才能够恢复出原始信号，这使得通信系统的成本增加。而高阶调制格式如DQPSK和QAM调制格式在同样的通信速率下则表现出更好的性能。因此，高阶调制格式作为提升速率和增大通信容量的重要方法，应该得到更广泛的重视和研究。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 调制器介绍

1.4 论文的主要内容

2 宽带高速光电信号分析仪硬件组成

2.1 系统总线架构

2.2 硬件架构

2.3 信号流向设计

2.4 时域和频域模块硬件设计

2.5 可靠性设计

2.6 本章小结

3 宽带高速光电信号分析仪软件架构

3.1 软件整体框架

3.2 软件功能

3.3 软件测试结果

3.4 本章小结

4 调制信号仿真

4.1 OptiSystem仿真软件简介

4.2 调制信号产生

4.3 信号处理结果分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间研究成果