基于副载波复用的新型光码分多址复用无源光网络

摘要

伴随着互联网的快速发展，人们对于网络的接入带宽提出了越来越高的要求。光纤接入方式以其巨大的带宽优势迅速成为了接入网的发展主流，其中光码分多址复用技术凭借其高扩展性、低接入时延、软容量以及独有的保密性和安全性等突出优点成为了研究的热点，被认为是无源光网络中很有前景的方案之一。
　　 本文通过对光码分多址技术进行分析和研究，创新性地将光谱域强度编码的OCDM技术与副载波复用SCM技术相结合，提出了一种基于副载波调制的新型OCDM-PON系统(OCDM/SCM-PON)。本系统主要是在电域内完成信号的处理，故属于电处理OCDM系统的一种，在某些文献中也将其称为光载码分多址复用系统( CDM over Fiber)。与传统OCDM系统相比，该新型系统具有如下特点：
　　 1、不需要使用光阈值器或光门限等复杂的光学器件，就可以利用简单的发送和接收结构很好的克服多用户接入造成的干扰以及拍频噪声，保证了在无误码传输情况下大量用户的同时接入。
　　 2、信号处理大部分都在电域内完成，避免了复杂光学器件的大量使用，不仅降低了成本，同时还使得系统更加易于集成．
　　 3、系统中采用了空间域的编解码技术，因此编解码器件只需要工作在数据速率级（data rate），而不是高速的码片速率级(chip rate)，降低了对器件的要求。
　　 4、能够实现真正意义上的异步传输，简化网络协议，增强结构的灵活性。
　　 5、能够很方便地与OFDM和DSP技术相结合，在进一步提高频率利用率的同时，支持更多的用户数以及更高速的数据传输。
　　 6、能够实现无色ONU，降低系统成本.
　　 文章所做的主要工作便是对这一新型OCDM/SCM-PON系统进行理论分析、介绍以及对其上下行链路进行系统性能仿真，同时还进行了初步的实验探索。具体上可以分为以下几个部分：
　　 1、详细介绍了新型OCDM/SCM-PON系统中的编解码方案及码字，理论分析了该方案利用平衡检测消除多用户干扰的原理并加以证明．
　　 2、分析了高级的数字调制格式以及发送和接收时采用的匹配滤波器等系统中的关键技术。并讨论了单边带和双边带两种常见副载波调制方式的实现原理以及受光纤色散的影响。
　　 3、介绍了载波抑制技术和数字信号处理DSP技术的原理和实现方法，并仿真验证了两种技术对系统性能的改善情况。
　　 4、对通过VPItransmissionMaker软件，对整体的OCDM/SCM-PON系统进行上下行多用户60km传输的系统仿真，分析和验证系统的无误码传输性能以及无色ONU的实现。
　　 5、对新型系统进行初步的实验探索。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章 绪论

1.1 光通信系统概述

1.2 光纤接入网技术

1.3 光接入网中的多址接入技术

1.3.1 光时分复用技术(OTDM/OTDMA)

1.3.2 光波分复用技术(OWDM/OWDMA)

1.3.3 副载波复用技术(SCM/SCMA)

1.3.4 光码分多址复用技术(OCDM/OCDMA)

1.4 OCDMA技术的演进与发展现状

1.5 本文课题的提出

1.6 论文的主要研究内容

第二章 基于副载波调制的OCDMA-PON系统

2.1 引言

2.2 OCDM/SCM技术所采用的编解码方案和码字

2.2.1 OCDM/SCM系统中编码器的结构

2.2.2 OCDM/SCM系统中解码器的结构

2.2.3 新型编解码方案的优点

2.3 数字信号的调制方式

2.3.1 相位等距的正交振幅调制（equidistant-phase QAM）

2.3.2 方形正交振幅调制（square QAM）

2.4 QAM调制与解调在OCDM/SCM系统中的实现方法

2.4.1 采用QAM调制方式的编解码方案

2.4.2 发送和接收匹配滤波器

2.5 本章小结

第三章 副载波的调制方式

3.1 引言

3.2 SCM不同调制方式的实现及其仿真结果

3.3 光纤色散对于不同调制方式的影响

3.4 载波抑制技术

3.5 本章小节

第四章 新型OCDM/SCM-PON的多用户接入仿真与实验

4.1 引言

4.2 用DSP技术消除SSB调制方式下QAM信号的相位偏移

4.3 多用户接入的系统仿真

4.3.1 仿真系统参数的优化选择

4.3.2 下行链路的系统性能分析

4.3.3 上行链路的系统性能分析

4.4 系统的初步实验探索

4.5 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

硕士在读期间发表论文