高光纖非線性效應(yīng)忍受度的光OFDM系統(tǒng)研究

發(fā)布時(shí)間：2020-11-09 23:14

　　多元化的寬帶互聯(lián)網(wǎng)通信業(yè)務(wù),如高清視頻點(diǎn)播(HD)、視頻通話、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電子商務(wù)、在線游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、無人駕駛等,已經(jīng)完全融入大眾的日常生活。人們對數(shù)據(jù)傳輸速率的需求呈爆發(fā)性增長。這些不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的數(shù)據(jù)通信的需求增長將推動(dòng)整個(gè)光通信系統(tǒng)基礎(chǔ)的物理層的帶寬需求呈爆炸性增長。由于高速率的光纖通信系統(tǒng)存在接收光信噪比(OSNR)和光纖非線性效應(yīng)的限制。近年來,可在有限光信噪比條件下,提高信道容量并且增加信號光纖非線性效應(yīng)容忍度的先進(jìn)的高階QAM調(diào)制格式得到越來越多的研究關(guān)注。本學(xué)位論文首先針對克服光纖非線性效應(yīng)的重要技術(shù)進(jìn)行探討和分析,大致內(nèi)容和新穎點(diǎn)如下:1.主要分析目前OFDM光傳輸網(wǎng)絡(luò)存在較高的峰均比(PAPR)問題,探討了一種類似于單載波調(diào)制技術(shù)的離散傅里葉擴(kuò)頻(DFT-spread)技術(shù)。闡述了該技術(shù)是基本原理和系統(tǒng)框架,同時(shí)分析了該技術(shù)方案的計(jì)算復(fù)雜度,相比于傳統(tǒng)的OFDM光傳輸系統(tǒng),只是增加了少量的加乘運(yùn)算;系統(tǒng)增加的計(jì)算量相比于節(jié)省的發(fā)射光功率可以忽略為零;最后,建立了相關(guān)的VPI仿真實(shí)驗(yàn)對理論推導(dǎo)進(jìn)行驗(yàn)證,得到的結(jié)果與理論分析相吻合。2.光纖傳輸系統(tǒng)由于受到高PAPR而產(chǎn)生的光纖非線性效應(yīng)會抑制著系統(tǒng)的誤碼性能。本章節(jié)提出了基于麥克斯韋-玻爾茲曼的一種概率整形(PS)技術(shù),并對此展開研究分析,從概率整形技術(shù)的基本原理、算法和實(shí)驗(yàn)探索概率整形對光纖傳輸系統(tǒng)的影響。該方案可以將均勻分布的QAM信號“整形”為近高斯分布,在提高了頻譜效率的同時(shí),降低了信號的PAPR。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了150Gbit/s DFT擴(kuò)頻概率整形光OFDM系統(tǒng)傳輸20千米的BER性能。3.基于概率整形技術(shù)的高速光通信系統(tǒng)研究成果大部分都源于經(jīng)典的伯努利-分布匹配算法。除算法本身將引入額外的概率映射開銷外,其與前向糾錯(cuò)整合的LDPC編碼(概率整形映射之后)還需要引入附加的符號位開銷,由此造成系統(tǒng)開銷的劇增且消耗了有效帶寬資源。針對這一科學(xué)問題。本論文的最后一個(gè)重要研究內(nèi)容是基于LDPC編碼的“多對一”映射概率整形技術(shù)研究,在不改變傳統(tǒng)光通信系統(tǒng)收發(fā)機(jī)中編譯碼結(jié)構(gòu)的條件下,使得系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)速率可以更為接近香農(nóng)極限。
【學(xué)位單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.1
【部分圖文】：