基于OFDM的高速光传输系统的关键技术研究

摘要

由于各种数据、视频业务的蓬勃发展，人类社会对于信息传输带宽的需求以惊人的速度高速增长。为了满足网络带宽需求以及单信道速率的持续高增长，高速光通信系统正在告别以往的强度调制/直接检测（IM/DD）方式。将无线通信领域中成熟的正交频分复用（OFDM）技术引入到光通信中是目前实现高速光通信的一个研究热点。
　　 光OFDM系统融合了无线OFDM技术和光通信的优点，具有高传输速率、高抗色散能力、高频谱效率等优势。研究表明，光OFDM系统可以在现有光传输系统的基础上构建出高速率、低成本、长距离的光传输网络，是实现下一代超高速长距离光传输的潜在技术之一。
　　 本论文以光OFDM系统为研究对象，从研究光OFDM系统的原理入手，通过搭建仿真平台，深入研究光OFDM系统的性能和关键技术，主要研究内容和成果可以分为以下几个部分：
　　 （1）在研究OFDM原理和关键技术的基础上，从基本理论的公式推导入手，深入研究了光OFDM系统，尤其是直接检测OFDM系统（DD—OFDM）和相干检测OFDM系统（CO—OFDM）的原理、优势及不足。
　　 （2）基于VPI和Matlab仿真软件搭建完成DD—OFDM系统仿真平台；研究表明，在无光路色散补偿的情况下，DD—OFDM系统具有较高的抗色散性能。
　　 （3）根据DD—OFDM系统与光单边带调制相结合的特点提出一种新型的利用两个并联的马赫曾德尔调制器（MZM）通过光I/Q调制来实现的DD—OFDM光单边带调制方案。
　　 （4）基于VPI和Matlab仿真软件搭建完成CO—OFDM系统仿真平台；通过分析比较仿真系统的Q值和理论Q值随OSNR的变化趋势，验证了平台的正确性。
　　 （5）基于所搭建的CO—OFDM系统仿真平台，研究系统内的载波频偏补偿算法和相位噪声补偿算法。载波频偏补偿算法采用小数部分频偏补偿和整数部分频偏补偿相结合的方法，相位噪声补偿算法采用插入梳状导频估计方法。研究表明，这两种补偿算法能有效的抵抗激光器载波频率偏差和线宽引起的系统损伤。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 基于OFDM的高速光传输系统的研究背景

1.2 基于OFDM的高速光传输系统的优势

1.3 基于OFDM的高速光传输系统的研究现状

1.4 论文的研究工作和结构安排

1.5 本章小结

第二章 基于OFDM的高速光传输系统研究

2.1 OFDM技术的基本原理

2.1.1 OFDM信号的产生

2.1.2 采用DFT实现OFDM信号

2.1.3 OFDM信号的循环前缀(CP)

2.1.4 OFDM系统的结构

2.2 光OFDM系统的基本原理

2.3 DD—OFDM系统和CO—OFDM系统原理

2.3.1 马赫曾德尔调制器的光调制原理

2.3.2 DD—OFDM系统的原理

2.3.3 CO—OFDM系统的原理

2.3.4 DD—OFDM系统和CO—OFDM系统比较分析

2.4 本章小结

第三章 直接检测OFDM系统仿真研究

3.1 DD—OFDM系统仿真平台

3.1.1 系统仿真平台搭建

3.1.2 系统仿真结果分析

3.2 新型的DD—OFDM光单边带调制方式

3.2.1 传统DD—OFDM光单边带调制方案分析

3.2.2 新型DD—OFDM光单边带调制方式原理

3.2.3 仿真结果分析

3.3 本章小结

第四章 相干检测OFDM系统仿真研究

4.1 CO—OFDM系统仿真平台

4.1.1 系统仿真平台搭建

4.1.2 系统仿真结果分析

4.2 CO—OFDM系统载波频偏补偿算法研究及仿真

4.2.1 载波频偏补偿算法

4.2.2 仿真结果分析

4.3 CO—OFDM系统相位噪声补偿算法研究及仿真

4.3.1 相位噪声补偿算法

4.3.2 仿真结果分析

4.4 本章小结

第五章 总结

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文和申请专利情况