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强度调制直接检测的实时光OFDM系统研究

张财星  
【摘要】:正交频分复用(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, OFDM)技术已广泛应用于数字用户环路、数字音频广播、数字视频广播、高清电视、无线局域网及第四代移动通信(4G)等领域中。随着光通信流量需求的迅猛增长,具有高频谱效率、高色散容限优势的光OFDM技术也获得了广泛关注,成为当前光传输领域的研究热点。但是,目前国内外关于光正交频分复用技术的研究还较多的停留在离线信号处理阶段,针对光OFDM系统的实时通信技术研究和系统验证较为匮乏。不同于离线算法研究,实时光OFDM信号处理技术复杂,需考虑运算资源、并行处理速度、算法实现复杂度、数模/模数转换精度等诸多方面的限制,相关问题增加了实时光OFD M系统的研究难度,也是造成目前光OFDM研究中离线仿真较多,实时实验较少的主要原因。论文围绕强度调制、直接检测的光OFDM (Intensity Modulated, Direct Detected Optical OFDM, IM-DDO-OFDM)系统的实时信号处理算法展开研究,设计了基于强度调制、直接检测的实时光OFD M系统,并进行了240km的无误码传输实验验证。此外,论文针对光通信系统中光器件和链路参数的测量问题,提出了两种新型的光矢量网络分析仪(Optical Vector Network Analyzer, OVNA)结构方案,具有测量精度可调和无需扫频激光器等优点。论文主要工作和创新点包括: (1)分析了OFDM技术的基本原理及基于强度调制、直接检测光OFDM系统的信号处理方法,对相关处理过程进行了仿真验证; (2)基于可编程逻辑器件(Field Programble Gate Array, FPGA)实现了强度调制、直接检测光OFDM系统的发射端、接收端实时数字信号处理算法,传输实验结果表明,正交相移键控(Qudarature Phase Shift Keying, QPSK)调制的8OM Baud光OFDM信号经240km光纤链路后可成功传输,证明了实时系统及相关算法的良好性能; (3)提出了面向高速光通信系统中的两种新型OVN A结构的实现方案,理论推导和仿真分析表明,该方案可实现光器件和光传输链路传输矩阵的准确测量。论文提出的新型结构具有测量精度可调、无需扫频激光器等两方面的优点。


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