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单模光纤的光正交频分复用系统传输性能研究

2020-12-17阅读(285)

单模光纤的光正交频分复用系统传输性能研究

论文摘要

光正交频分复用技术（OOFDM）是由正交频分复用（OFDM）技术发展而来,由于它在接收端使用电域均衡的数字信号处理（DSP）技术来补偿光纤色散和偏振模色散的特性,近年来OOFDM在光传输领域引起了广泛的研究。本文在单模光纤中仿真模拟了DD-OFDM （direct-detected orthogonal frequency division multiplexing）系统和CO-OFDM （coherent optical orthogonal frequency division multiplexing）系统的长距离传输。本文使用Matlab和Optisystem软件相结合,其中信号的生成和解调在Matlab中完成,光OFDM信号的传输环境模拟、发射端和接收端的信号数模及模数转换在Optisystem光模拟软件中完成。本文在完成对10Gb/s的DD-OFDM系统和CO-OFDM系统结构仿真的基础上,对DD-OFDM系统中光带通滤波器的性能做了详细研究,得到了各种光带通滤波器条件的系统性能,给DD-OFDM研究者提供了光链路环境的数据参考。对CO-OFDM系统中接收端数据色散补偿算法进行了研究和对比,给出了对算法的修正和改进。具体内容如下：1.研究了中频结构的DD-OFDM系统。分析系统结构以及电域和光域中信号传输的特性,实现了10Gb/s的DD-OFDM系统无色散补偿传输B2B,320km,640km的标准单模光纤。2.在10Gb/s的OFDM信号传输640km的标准单模光纤的模拟实验中,对其光链路中滤波器带宽和阶数进行调整,分析了接收端OSNR和BER。在BER=10-3条件下,结果表明较高阶的单边带滤波器相对于普通单边带滤波器,接收端OSNR敏感度有1dB的提高,在滤波器阶数达到8阶时,可以得到滤波器性能的极限。然后研究了中频结构中RF载频对接收端性能的影响,权衡带宽效率和系统性能,得到合理化的带宽间隔。同时,还研究了1550nm光段上间隔50GHz的4路DD-OFDM的WDM系统,实现了系统传输640km的标准单模光纤,并均衡4路信道和比较了BER=10-3时各路DD-OFDM需要的OSNR。3.在实现CO-OFDM系统的基础上,对解调端数据处理的色散补偿算法进行了研究,对算法的公式和条件进行了分析和推导,分析了LS算法和LMMSE算法各自优点和不足,在matlab中对数据进行分析得到结论,带有统计量LMMSE在稳定的光信道环境下的性能要比纯基于观测的LS算法性能上要高出1.8dB。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 光纤通信系统的发展
  • 1.2 OOFDM通信系统的研究现状
  • 1.3 OOFDM系统发展现状
  • 1.3.1 CO-OFDM系统的现状
  • 1.3.2 DD-OFDM系统的现状
  • 1.4 本文的主要工作和内容安排
  • 1.5 论文的主要创新点
  • 第二章 OOFDM系统原理与分析
  • 2.1 OFDM原理
  • 2.1.1 OFDM信号调制
  • 2.1.2 OFDM信号解调
  • 2.1.3 OFDM在无线局域网中应用
  • 2.2 DD-OFDM系统介绍
  • 2.2.1 Direct Detected检测技术
  • 2.2.2 接收端信号处理
  • 2.3 CO-OFDM系统介绍
  • 2.3.1 Coherent Detected检测技术
  • 2.3.2 接收端信号处理
  • 2.4 OPTISYSTEM光仿真软件介绍
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 DD-OFDM传输系统及其仿真
  • 3.1 DD-OFDM系统模型
  • 3.1.1 DD-OFDM系统的信号产生
  • 3.1.2 Direct Detected光域模型
  • 3.1.3 接收端电信号解调处理
  • 3.2 DD-OFDM数值模拟及仿真
  • 3.2.1 基于Optisystem软件的仿真
  • 3.2.2 不同传输距离的DD-OFDM实现
  • 3.3 数值分析与仿真结果
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 DD-OFDM系统中滤波器特性研究
  • 4.1 DD-OFDM系统的信道响应模型
  • 4.2 DD-OFDM系统中滤波器特性研究
  • 4.2.1 理想矩形滤波器特性
  • 4.2.2 光带通滤波器特性
  • 4.2.3 FBG作为滤波器的特性
  • 4.3 数值分析与仿真研究
  • 4.3.1 最佳光滤波器的分析
  • 4.3.2 RF选取和WDM对DD-OFDM的影响
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 CO-OFDM传输系统的信道估计算法的分析
  • 5.1 CO-OFDM系统模型
  • 5.1.1 CO-OFDM系统的信号生成
  • 5.1.2 Coherent Optical光域模型
  • 5.1.3 接收端电信号解调处理
  • 5.2 CO-OFDM解调端信道估计算法
  • 5.2.1 LS算法
  • 5.2.2 LMMES算法
  • 5.3 数值分析与仿真结果
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 参考文献
  • 发表论文和科研情况说明
  • 致谢

    • 相关论文文献

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