正交频分复用无源光网络系统的信道估计和编码研究

摘要

随着互联网的发展和创新,IPTV、云存储、高清视频等各种高带宽新业务不断涌现,对接入网络也提出了更高要求。无源光网络(PON)技术具有高带宽、成本低、可靠性好等优势,被认为是解决最后一公里宽带接入最有前景的有线接入技术之一,是过去几年全球 FFTx建设的主力。
　　正交频分复用(OFDM)早期主要用于宽带有线和无线系统,被应用到多种重要标准,如欧洲的数字视频广播(DVB)、IEEE Wi-Fi、第四代移动通信的长期演进(LTE)技术等。由于OFDM信号能有效地对抗色散,该技术又被应用到光通信方面,可以实现超大容量长距离传输。2007年,美国NEC实验室将OFDM技术引入光接入网,提出正交频分复用无源光网络(OFDM-PON),利用高速数字信号处理的优势,实现了灵活的超高速光接入。
　　为了降低规模应用时的接入网系统成本,OFDM-PON需要支持更长的传输距离和更高的分光比,也就是需要高的光功率预算。传统增加光功率预算的方法是增加信号的入纤光功率,但高的发射功率将加剧接入网系统中的非线性效应,进而恶化系统性能。因此,如何实现在发射光功率一定的情况下,提高系统的接收灵敏度,从而达到增加系统光功率预算余量的目的是OFDM-PON系统研究的重点和难点。OFDM-PON系统的信道估计作为信号能够正确解调制的前提,是影响系统接收灵敏度的关键因素之一。此外,前向纠错编码(FEC)技术可以在一定程度对系统的色散进行补偿,改善误码率(BER)性能,也是提高系统接收灵敏度的有效途径之一。
　　本文对OFDM-PON系统中的信道估计和编码技术进行了相关研究,具体工作如下:
　　首先,研究了OFDM-PON系统中基于导频的信道估计算法,提出了群导频信道估计算法,并通过实验定量地研究了其在直接检测光OFDM-PON系统中的性能。实验结果表明,该算法能够有效地提高系统的接收灵敏度,其性能明显优于现有的信道估计算法。同时,本文还提出了基于变换域处理的信道估计算法,实验对比结果表明,在OFDM-PON系统中导频开销相同的条件下,变换域处理的信道估计算法可以获得更大的误码率性能改善。
　　其次,在信道估计的基础上,本文研究了前向纠错编码中低密度奇偶校验码(LDPC)技术对OFDM-PON系统接收性能的影响。实验结果表明,通过LDPC编码,可以使系统的性能得到了明显的改善,进一步增加了OFDM-PON系统的接收灵敏度,降低了对接收光功率的要求。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2无源光网络的发展与分类

1.3 OFDM-PON信道估计和编码研究意义和现状

1.4本文的主要内容与章节安排

第二章 OFDM-PON系统概述及关键技术

2.1 OFDM-PON系统概述

2.2信道估计技术

2.3前向纠错编码技术

2.4本章小结

第三章 信道估计技术在OFDM-PON中的应用

3.1基于导频的信道估计算法

3.2群导频估计算法在OFDM-PON中的应用

3.3变换域处理的信道估计算法在OFDM-PON中的应用

3.4本章小结

第四章 LDPC编码在OFDM-PON中的应用

4.1 LDPC的定义和编译码方法

4.2 LDPC对光OFDM系统性能的影响

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1主要工作总结

5.2展望

参考文献

附录1中英文对照

致谢

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