高速突发模式光接收机的设计与仿真分析

摘要

随着多媒体信息流量爆炸式增大，采用无源光网络PON已经成为宽带接入的趋势。目前主要有APON、EPON、GPON系统。GPON又由于高效的带宽利用率而成为目前最为理想的宽带接入网技术。在GPON中，上行信号为速率达到1.25Gbit/s的突发光信号，可日益增长的带宽需求迫使系统提供更高的上行速率，因此3.125Gbit/s有可能成为下一代GPON（NGPON）的上行速率，这给适用于下一代GPON的突发模式光接收机的设计增加了难度。本文在分析现有突发接收技术的基础上，以交流耦合突发模式接收机为主要研究对象，在大电容交流耦合和小电容交流耦合两种情况下，分别提出了两种针对3.125Gbit/s速率的高速突发模式接收机设计方案，利用SIMULINK仿真平台对方案进行可行性分析。 论文主要工作如下： 1、本文对GPON的结构进行了研究，重点分析了GPON系统上行突发信号的数据包结构和码型特点，概括出突发模式光接收机，特别是高速突发模式接收机的设计难点以及存在的问题。 2、在分析现有的突发接收关键技术的基础上，主要考虑耦合电容大小对交流耦合接收机幅值恢复部分的影响，提出了两种适用于高速突发信号接收的交流耦合突发模式接收机方案。第一种采用较大的耦合电容，保证信号在接收中不会有太大的低频损耗，在耦合电路之后采用高速复位开关的方式来加快耦合电容的充放电速度，避免在信号接收过程中大数据包吞没小数据包；第二种采用较小的耦合电容，用频率补偿等技术通过对接收机的主放大器进行改进来实现突发接收。 3、利用SIMULINK仿真平台，本文首先对高速突发信号发射系统进行了建模，通过仿真结果证明了该模型能产生符合GPON上行信号特点的突发信号。其次对提出的两种设计方案分别进行仿真模型搭建，在3.125Gbit/s的速率下，通过对模型在响应时间、消光比和抖动等方面的仿真分析，验证了方案的可行性。 4、通过深入研究突发模式光接收机的误码率和信道利用率，对所提突发模式光接收机方案在这两方面进行性能分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2国内外的发展现状与研究动态

1.3现有突发模式光接收技术综述

1.3.1 GPON上行突发信号的结构与特点

1.3.2交流耦合突发模式接收技术

1.3.3直流耦合突发模式接收技术

1.4本文的内容安排

1.5本章小节

第2章大电容交流耦合突发模式光接收机仿真分析

2.1突发信号仿真产生系统

2.1.1码序列生成模块

2.1.2突发模式光发射模块

2.1.3分路与合路模块

2.2大电容交流耦合突发模式光接收机设计与仿真

2.2.1大电容交流耦合突发模式光接收机仿真模型建立

2.2.2大电容交流耦合光突发模式接收机仿真结果

2.3大电容交流耦合突发模式光接收机仿真分析

2.3.1耦合电容最小值与模式依赖抖动(PDJ)的关系

2.3.2 PDJ的累积效应分析

2.3.3响应时间的仿真分析

2.4本章小结

第3章小电容交流耦合突发模式光接收机仿真分析

3.1小电容交流耦合突发模式光接收机主放方案的提出

3.2小电容交流耦合突发模式光接收机主器的仿真结果

3.3小电容交流耦合接收机仿真分析

3.3.1小电容交流耦合接收机中模式依赖抖动问题

3.3.2小电容交流耦合接收机中信号幅度与抖动的关系

3.3.3光功率代价与耦合时间常数的关系

3.3.4耦合电容最大值与响应时间的关系

3.4本章小节

第4章突发模式光接收机性能分析

4.1突发误码率

4.1.1突发误码率的计算

4.1.2影响突发误码率的因素

4.2误码率与前导码时间、保护时间的关系

4.3突发模式光接收机信道利用率分析

4.4本章小结

第5章总结与展望

5.1论文工作总结

5.2前景与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文