【摘要】：隨著通信技術(shù)的發(fā)展,相干光正交頻分復(fù)用(CO-OFDM)通信系統(tǒng)憑借其高抗色散能力、高頻譜利用率和支持高階調(diào)制等優(yōu)點,成為了未來高速長距離傳輸?shù)闹饕夹g(shù)。FPGA憑借其實時性和極強的并行處理能力成為實時數(shù)字信號處理非常有效的選擇。本文提出了一種OFDM系統(tǒng)實時發(fā)射機和接收機的設(shè)計方案,并描述了其在FPGA上的具體實現(xiàn)方法。此外,CO-OFDM系統(tǒng)中OFDM信號的高峰均比(PAPR)特點使其在中長距離傳輸中對光纖非線性效應(yīng)非常敏感,使系統(tǒng)的傳輸性能受到影響,同時線寬小于100kHz的外腔激光器售價很高,所以在大線寬的CO-OFDM系統(tǒng)中提出一種高效地非線性均衡算法是十分有必要的。本文在高階QAM與大線寬的CO-OFDM系統(tǒng)中,給出了一種基于GRNN的非線性均衡方法。本文的主要研究內(nèi)容如下:1.本論文首先介紹了CO-OFDM技術(shù)的研究背景與研究現(xiàn)狀,介紹了FPGA在CO-OFDM中的應(yīng)用,并對CO-OFDM技術(shù)的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹。2.基于OFDM技術(shù)原理,采用自頂向下的設(shè)計方法對OFDM基帶系統(tǒng)的發(fā)射機和接收機進(jìn)行設(shè)計,提出了一種在OFDM接收系統(tǒng)中符號定時同步算法的設(shè)計方案,分析了該方案的優(yōu)勢,并闡述了整個系統(tǒng)在FPGA上的實現(xiàn)過程。設(shè)計完成后,運用Modelsim SE10.1c對設(shè)計的發(fā)射機和接收機進(jìn)行測試驗證并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。3.針對高階正交幅度調(diào)制(QAM)和大線寬相干光正交頻分復(fù)用(CO-OFDM)系統(tǒng),提出了一種基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GRNN)的非線性均衡算法。將接收端進(jìn)行相位噪聲恢復(fù)之后的批量數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)樣本,進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)得到GRNN網(wǎng)絡(luò)的唯一參數(shù)平滑因子,然后對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性均衡。基于傳輸距離為100km,傳輸速率50Gb/s的CO-OFDM系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗證。仿真結(jié)果表明,在大線寬和高階調(diào)制下,GRNN對系統(tǒng)非線性損傷的補償效果優(yōu)于相應(yīng)反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BPNN),且其訓(xùn)練運行時間遠(yuǎn)小于BPNN。該非線性均衡算法能極大促進(jìn)CO-OFDM系統(tǒng)在中長距離光纖傳輸中的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.53;TN929.1
【圖文】：

建國等人結(jié)合了線性插值與卡爾曼濾波的原理，提出了一種新真證明該算法能在激光器線寬較大時有效提升系統(tǒng)性能[32]。 CO-OFDM 系統(tǒng)中的應(yīng)用門陣列(Field Programmable GateArray, FPGA)是在 PAL、GAL、的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的產(chǎn)物，它是一款可完全由用戶通過軟件配程邏輯器件。FPGA 都是基于查找表(Look Up Table, LUT)技術(shù)輸出塊(Input/Output Bank，IOB)、可配置邏輯塊(Configurable L連資源（Programmable Interconnect，PI）這三類基本資源。典示，而一些最新的高性能 FPGA 芯片內(nèi)部還集成了 ARM、D字系統(tǒng)設(shè)計，并且一些高端 FPGA 產(chǎn)品還可應(yīng)用于 5G 無線、嵌計算所驅(qū)動的各種智能、互連和差異化應(yīng)用。

2.1 OFDM 技術(shù)2.1.1 OFDM 的基本原理正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）技術(shù)是一種出色的多載波體調(diào)制技術(shù)，其基本原理如下：將傳輸信道根據(jù)正交原則分成若干個正交子信道，同時將高速串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成低速的并行數(shù)據(jù)流，然后采用相位鍵控或正交幅度調(diào)制等調(diào)制方案將低速的并行數(shù)據(jù)流調(diào)制到每個子信道上進(jìn)行傳輸。因為 OFDM 中的每個子載波都互相正交，且在一個符號周期內(nèi)都有整數(shù)個載波周期，為了保證接收端能夠無失真地恢復(fù)原始數(shù)據(jù)流以及有效克服碼間干擾和子載波之間的干擾，相鄰兩個子載波的頻譜零點都是重疊的。此外，由于載波間有部分重疊，從而使得頻譜利用率得到最大限度地提升[52,53]。OFDM 子載波頻譜如圖 2-1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2722900