OFDM-PON系统传输技术研究

摘要

随着接入网的迅速发展，正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）以其频谱利用率高，抗窄带干扰能力强以及能够克服信道的频率选择性衰落等优点被通信界认为是解决接入网业务多元化以及带宽受限等问题的可靠技术。把OFDM技术应用在PON（Passive Optical Network，无源光网络）系统中成为了光接入网NG-PON2的研究热点。OFDM-PON系统在综合OFDM技术优势的同时相比其他PON系统具有更加灵活的调度分配方式，能够改善光接入系统的传输性能，被认为是解决未来光接入网带宽“最后一公里”瓶颈的主流方案。　　对OFDM-PON目前的研究主要包括：OFDM-PON的无色ONU（光网络单元）实现；从OFDM信号中检测到的很高的PAPR（峰值平均功率比，Peak to Average Power Ratio）对光纤链路产生非线性效应的影响；调制的OFDM信号经过光纤传输产生的光纤色散对不同频率的子载波会造成严重影响；混合PON技术；OFDM-PON系统中的资源调度问题等等。本论文主要围绕OFDM-PON系统的高PAPR以及OFDM-PON的无色ONU来进行研究。　　论文首先通过论述 OFDM-PON的研究背景以及 OFDM-PON的原理结构，分析OFDM信号产生的高PAPR对光传输系统的影响，并对已有的峰均比抑制技术利用MATLAB软件进行仿真对比，综合分析各技术的优劣势。研究提出了一种新的联合改进限幅法来抑制 OFDM信号的PAPR，达到抑制光 OFDM信号峰均比的目的，实现OFDM-PON系统中发射机的信号的PAPR的抑制，进而通过提高光OFDM信号的质量来改善OFDM-PON系统的传输性能。通过MATLAB和Optisystem软件联合仿真来验证联合改进限幅法的OFDM-PON的传输性能，仿真结果显示该方法能够有效的改善OFDM-PON系统所需要的光信噪比，从而改善系统的传输性能。　　其次论文研究了OFDM-PON无色ONU的实现。通过对现有的两种方案（再调制方案、集中光源方案）进行对比，主要分析了再调制实现无色ONU方案的OFDM-PON系统，对分别利用三种调制器（EAM、RSOA、FP-LD）实现无色ONU的OFDM-PON系统的性能通过MATLAB和Optisystem联合仿真进行对比，综合分析三种方案实现无色ONU的优劣势。提出了一种基于RSOA的无色ONU的OFDM-PON系统，系统的发射机部分是在采用联合改进限幅法的基础上进行构建的，也就是说在抑制PAPR的基础上达到实现无色ONU的目的。对基于RSOA的OFDM-PON系统的传输性能进行仿真分析，主要针对系统的误码率性能、误矢量以及误符号率、信噪比和光接收功率的关系来进行分析 OFDM-PON系统的上下行传输性能，最终验证了提出的基于 RSOA的OFDM-PON系统能够在抑制峰均比的前提下实现无色ONU，从而改善系统的传输性能，降低整个OFDM-PON系统的成本。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 OFDM的国内外研究现状

1.2.2 OFDM-PON的国内外研究现状

1.2.3 OFDM-PON的研究问题

1.3 论文的研究内容及组织结构

2 OFDM-PON的基本原理和系统结构

2.1 正交频分复用（OFDM）技术

2.1.1 OFDM原理

2.1.2 光OFDM原理

2.1.3 影响OFDM的相关技术

2.2 无源光网络（PON）基本原理

2.3 OFDM-PON系统结构

2.3.1 几种典型的PON系统结构

2.3.2 OFDM-PON系统结构

3 联合改进限幅法抑制OFDM-PON系统的PAPR

3.1 PAPR对OFDM-PON系统传输性能的影响

3.2 传统抑制PAPR的方法

3.2.1 预畸变技术

3.2.2 编码类技术

3.2.2 概率类技术

3.3 联合改进限幅法抑制OFDM-PON系统的PAPR

3.3.1 联合改进限幅法的原理

3.3.2 联合改进限幅法的OFDM-PON系统设计

3.4 联合改进限幅法的OFDM-PON系统性能分析

3.4.1 仿真平台

3.4.2 性能分析

3.4.3 小结

4 基于RSOA实现OFDM-PON系统的无色ONU

4.1 OFDM-PON的无色ONU简介

4.2 无色ONU的实现方案

4.2.1 集中光源实现无色ONU

4.2.2 再调制实现无色ONU

4.3 基于RSOA实现无色ONU的OFDM-PON系统

4.3.1 基于RSOA实现无色ONU的OFDM-PON系统设计

4.3.2 基于RSOA实现无色ONU的OFDM-PON系统性能分析

4.3.3 小结

总结

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果