高频谱效率光传输系统性能分析及其加密研究

摘要

随着通信业务的发展，通信的接入带宽与容量的需求也不断提高，光通信网络成为了新一代可信网络结构中的重要组成部分。RoF（Radio-over-fiber）作为宽带接入系统的关键技术在实现G-bps的有线/无线业务中起着重要作用。相干光正交频分复用(coherent optical-orthogonal frequency division multiplexing，CO-OFDM)和奈奎斯特 WDM(Nyquist-WDM)技术在运用于长距离传输系统中的同时能提高光信号的频谱利用率。另一方面，在探索提高光纤传输系统中的传输速率、频谱效率以及容量等手段的同时，高速光通信系统中的安全性问题也戛然而生，这也立即成为了国内外通信学者所关注的研究热点。本文就光载无线传输系统性能、CO-OFDM传输系统性能、Nyquist-WDM传输系统性能、混沌在DD-OOFDM与60GHz RoF-OFDM的应用等若干问题进行了研究。对未来高速通信网络的发展具有重要的理论意义与应用价值。本文对以下三个方面进行了研究：
　　1）提出16QAM-OFDM全双工 WDM-ROF-PON波分复用无源光网络架构。下行链路信号为基于强度调制的10Gbps16-QAM OFDM60GHz光毫米波，中心站以无线和有线方式恢复原始的基带信号，并采用波长重利用技术传输OFDM上行数据。在光载毫米波/太赫兹通信系统辐射毫米波/太赫兹波方面，我们已经掌握了倍频技术、双激光器差拍法、双波长激光器差拍法等光生毫米波/太赫兹技术。100GHz实验上成功在100 GHz波段实现了6Gb/s、无线距离超5米的全双工光载无线通信。
　　2）提出了一种适用于强度调制直接检测（IM/DD）光系统的信号调制格式。这种基于Nyquist脉冲half cycle副载波调制（SCM）信号能有效的提高频谱效率，并比较了系统中CO-OFDM信号和SCM-Nyquist信号的PAPR性能。提出分组加密方法理论与针对信道解码和高维混沌加密的联合线性加密方法，运用于CO-OFDM与Nyquist-WDM通信系统。
　　3）研究并实验验证了基于低密度奇偶效验码（LDPC）和Logistic混沌加密技术提高正交频分复用（OFDM）信号在60GHz光载无线通信（ROF）系统中的传输性能以及实现系统加密性。采用非规则长 LDPC纠错编码用于降低光纤链路中的色散效应，利用 Logistic序列对初始条件的敏感特性作为密钥，能在物理层实现对OFDM-ROF系统数据的加密传输。2.5Gb/s64-QAM数据在下行链路传输了30km标准单模光纤（SSMF），当误码率(BER)为10-3时，LDPC编码提高了至少10dB的接收机灵敏度。解调端没有Logistic密钥，用于得到误码星座图，验证了其加密性以及其较强的纠错能力和抗色散能力。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题来源

1.2课题研究的背景

1.3课题研究的意义

1.4本文的主要工作

第二章 高频谱效率相干传输系统性能分析

2.1 高频谱效率信号格式

2.2 高频谱效率传输系统

2.3 OFDM与Nyquist在偏振复用光传输系统中的性能分析

2.4 本章小结

第三章 混沌在高频谱效率传输系统中的应用研究

3.1 混沌加密在DD-OOFDM传输系统中性能分析

3.2 CO-OFDM系统中DSP加密原理

3.3 Nyquist系统中DSP加密原理

3.4信道编码与物理安全加密算法有效结合的实现方案

3.5 本章小结

第四章 高频谱效率RoF传输系统性能分析

4.1 ROF系统结构

4.2基于相位调制技术产生60GHz全双共传输系统

4.3小结

第五章 混沌在宽带OFDM-ROF系统中的应用研究

5.1加密算法理论分析

5.2 60GHz OFDM-ROF系统理论分析

5.3实验分析

5.4 结束语

第六章 总结

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录