相干光OFDM的时间同步算法研究

摘要

光正交频分复用(OOFDM)因其频谱利用率高,同时对光纤色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)容忍性比较强,使OOFDM成为近些年来国内外研究的热点。在相干光正交频分复用系统(CO-OFDM)中,接收端通过 ADC采样变为数字信号,可以在后端通过色散补偿、信道估计、载波频偏估计和相位恢复等数字信号处理技术,自适应的去除传输过程中的色度色散、偏振模色散、收发机之间的频率偏差和相位噪声等因素的影响。偏振复用相干光正交频分复用(PDM-CO-OFDM)系统将偏振复用技术与 CO-OFDM技术结合,可以使信道传输速率成倍增加,从而提升了信道容量。　　CO-OFDM系统对同步比较敏感,所以对 CO-OFDM系统中的同步进行研究有着重要的意义。本论文主要是对 CO-OFDM系统中的符号定时同步算法和采样时钟同步算法进行分析和研究。　　一、本文首先对 CO-OFDM系统的研究背景进行了简单的阐述,概括描述了CO-OFDM传输技术和同步技术在国内外的研究进展。对 CO-OFDM系统的整体结构,工作原理和关键技术进行了深入的研究。通过采用 VPI光学仿真软件和MATLAB搭建了56 Gb/s的CO-OFDM单模光纤系统的仿真平台。在仿真平台中, I/Q调制模块,整个光纤链路,还有接收机的相干接收模块,主要通过在VPI软件中进行搭建和模拟,从而保证整个系统的信道条件的准确性。　　二、主要通过理论分析和仿真三个经典的符号定时算法:Schmidl&Cox算法、Minn&Letaief算法和Park&Cheon算法,并对三种算法在 CO-OFDM仿真系统下的性能进行了对比研究。在此基础上,引入了恒包络零自相关序列(CAZAC),从而利用 chu序列特性,对算法进行了优化,通过仿真验证,证明该算法在定时估计有着很高的精度。为了实现符号的精同步,从而对基于频域导频的符号同步算法进行了研究,通过仿真分析,证明优化后的算法具有精确的补偿效果。　　三、本文还研究了 CO-OFDM系统的采样频偏同步算法,采用导频估计出频率偏差,采用基于数字锁相环的采样频偏同步算法,并对该算法开环和闭环的情况下进行分析和仿真,表明该算法使系统性能得到了明显的提升。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.3 论文主内容及结构

第二章 CO-OFDM光纤传输系统研究

2.1 CO-OFDM系统及关键技术分析

2.2 CO-OFDM系统和仿真平台搭建

2.3接收机DSP模块关键算法

2.4 本章小结

第三章 OFDM系统时间同步及误差分析

3.1 OFDM同步基本模型

3.2时间同步误差对OFDM系统的影响

3.3时间同步补偿算法分析

3.4 本章小结

第四章 CO-OFDM系统的符号同步算法

4.1 基于时域训练符号的符号同步算法

4.2 基于频域导频的符号同步算法

4.3 本章小结

第五章 CO-OFDM系统采样时钟同步算法研究

5.1基于导频的频域采样率频偏同步算法

5.2基于定时环路的采样率频偏同步算法

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

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