高頻譜效率波分復用無源光網絡系統(tǒng)的關鍵技術研究
發(fā)布時間：2021-01-07 23:40
隨著人工智能（AI）技術、數(shù)字高清視頻業(yè)務、云存儲計算、大數(shù)據物聯(lián)網技術等高速率、高質量移動數(shù)據業(yè)務和應用的迅猛發(fā)展和普及,人們對數(shù)據傳輸速率的需求呈爆炸性增長。大容量和高頻譜利用率會成為下一代光網絡的目標,但現(xiàn)有高速光通信系統(tǒng),在有限的光信噪比（OSNR）條件下,存在頻譜利用率低、接收機靈敏度低和抗光纖非線性效應差等缺點,使得在高速光通信系統(tǒng)中提高頻譜利用率、改善接收機靈敏度和增加信號的光纖非線性容忍度成為研究重點。針對上述存在的問題,本文通過使用基于強度調制直接檢測的波分復用無源光網絡（WDM-PON）系統(tǒng)及其關鍵技術來改善現(xiàn)有高速光通信系統(tǒng),大致內容和創(chuàng)新點如下:1.提出了波段歸一化高頻譜效率頻分復用無載波幅度相位調制（FDM-CAP）的生成方法,即通過使用基于Hilbert單邊帶調制（HB-SSB）的新型多邊帶技術生成FDM-CAP信號,并將此技術與WDM-PON技術深度整合。通過采用高效FDM-CAP調制技術和WDM-PON技術,可以提高光接入網系統(tǒng)頻譜利用率和寬帶容量,還可以實現(xiàn)多個子信道共用一套光發(fā)送機,也能夠為新一代移動前傳網絡和光纖接入提供了切實可行的光通信系統(tǒng)解決方...
【文章來源】：華僑大學福建省
【文章頁數(shù)】：93 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
013-2018移動互聯(lián)網接入流量增長情況
華僑大學碩士論文10越多，對一個通信系統(tǒng)來說，如何選擇一個合適的調制格式顯得極為重要。本小結將簡單闡述當前常見的調制格式。圖2.1常見調制格式光通信系統(tǒng)中常見調制維度主要有幅度、相位、頻率和偏振狀態(tài)，而調制維度和復用維度決定著調制格式的復雜度和性能。不同調制維度可以進行復用，已達到更高的調制效率。因此，調制格式可以分為單維度調制和多維度調制。如圖2.1所示，在光通信系統(tǒng)中常用的單維度調制主要有幅度、相位和頻譜調制。在光通信系統(tǒng)中常用的單維度幅度調制有開關鍵控（OOK）調制和m階脈沖幅度調制（mPAM），常用的單維度相位調制有m階相移鍵控（mPSK），常用的單維度頻率調制有OFDM和WDM調制。低階調制，如OOK調制（二電平調制），具有易實現(xiàn)、低成本等優(yōu)點，但調制階數(shù)較低，極大的限制了系統(tǒng)的傳輸速率和容量。為此，研究人員引入了高階調制技術，如mPAM和mPSK，但隨著階數(shù)m的增加，抗噪聲性能快速下降，導致抗色散損傷和非線性光學效應效果差，因此在大容量、高速率的傳輸系統(tǒng)中較少應用單一維度調制格式。為了滿足人們對高速率、大容量的網絡需求，通過復合多個單一維度產生多維度調制格式，其中最典型的便是多進制正交幅度調制（MQAM），該多維度
第2章IM/DD光通信系統(tǒng)傳輸原理11調制格式同時控制有效信息的幅度和相位信息，與單一維度相比，在頻譜上是單一維度的兩倍有效帶寬。MQAM由于有兩個相同頻率且相位差為90度的載波，所以可以分為同相（In-Phase,I）信號和正交（Quadrature,Q）信號，即I路和Q路信號。在現(xiàn)有高速光通信系統(tǒng)中，常常將高階QAM技術和OFDM技術復用于WDM-PON系統(tǒng)中，以進一步提高系統(tǒng)傳輸容量和頻譜效率。從上述各種技術中可以看出，每增加一個維度可以提升信號的系統(tǒng)傳輸容量和頻譜效率，也會使得信號復雜度增加。2.2OFDM系統(tǒng)OFDM通過相互正交的子載波復用將串行高速數(shù)據流轉為低速并行數(shù)據流，從而使得接收機DSP處理變得簡單，也能有效的提高信號頻譜利用率，是一種基于頻率維度復用的調制技術。2.2.1基于IM/DD的光OFDM系統(tǒng)從上世紀末以來，隨著新技術的快速發(fā)展，尤其是色散補償、WDM、EDFA技術，使得IM/DD系統(tǒng)的BER性能有了很大的改善。直接檢測光正交頻分復用（DDO-OFDM）系統(tǒng)是指在發(fā)送端采用OFDM調制來發(fā)送信號，接收端采用直接檢測方式，即使用光電二極管檢測接收信號。DDO-OFDM系統(tǒng)繼承了OFDM系統(tǒng)的優(yōu)點：大幅提高頻譜利用率和進一步提升抗光纖色散能力。由于采用的是IM/DD技術，使得DDO-OFDM系統(tǒng)具有低成本、高系統(tǒng)穩(wěn)定性和簡單易實現(xiàn)等特點。圖2.2OFDM基帶收發(fā)機框圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]減小OFDM系統(tǒng)PAPR的限幅濾波方法分析[J]. 林志陽,王兆暉,丁潔,任佳,張春元,周又玲,張莉. 現(xiàn)代電子技術. 2015(07)
[2]中國移動對于100-Gb/s WDM系統(tǒng)的需求和策略（英文）[J]. 李晗,柳晨,李允博,張德朝,程偉強,王磊. 中國通信. 2013(04)
[3]WDM-PON光接入網技術研究[J]. 駱文,吳晗平,熊俊俏. 中國新通信. 2010(21)
[4]采用外調制器產生四倍頻的光載毫米波光纖無線通信系統(tǒng)[J]. 劉麗敏,董澤,皮雅稚,盧嘉,陳林,余建軍,文雙春. 中國激光. 2009(01)
碩士論文
[1]基于OFDM的相干光傳輸系統(tǒng)關鍵技術的研究[D]. 陶勇.浙江大學 2014
[2]數(shù)字接收機并行定時同步的研究與實現(xiàn)[D]. 朱輝.華中科技大學 2013
[3]OFDM系統(tǒng)中PAPR抑制技術研究[D]. 趙悅西.重慶大學 2008
本文編號：2963467
【文章來源】：華僑大學福建省
【文章頁數(shù)】：93 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
013-2018移動互聯(lián)網接入流量增長情況
華僑大學碩士論文10越多，對一個通信系統(tǒng)來說，如何選擇一個合適的調制格式顯得極為重要。本小結將簡單闡述當前常見的調制格式。圖2.1常見調制格式光通信系統(tǒng)中常見調制維度主要有幅度、相位、頻率和偏振狀態(tài)，而調制維度和復用維度決定著調制格式的復雜度和性能。不同調制維度可以進行復用，已達到更高的調制效率。因此，調制格式可以分為單維度調制和多維度調制。如圖2.1所示，在光通信系統(tǒng)中常用的單維度調制主要有幅度、相位和頻譜調制。在光通信系統(tǒng)中常用的單維度幅度調制有開關鍵控（OOK）調制和m階脈沖幅度調制（mPAM），常用的單維度相位調制有m階相移鍵控（mPSK），常用的單維度頻率調制有OFDM和WDM調制。低階調制，如OOK調制（二電平調制），具有易實現(xiàn)、低成本等優(yōu)點，但調制階數(shù)較低，極大的限制了系統(tǒng)的傳輸速率和容量。為此，研究人員引入了高階調制技術，如mPAM和mPSK，但隨著階數(shù)m的增加，抗噪聲性能快速下降，導致抗色散損傷和非線性光學效應效果差，因此在大容量、高速率的傳輸系統(tǒng)中較少應用單一維度調制格式。為了滿足人們對高速率、大容量的網絡需求，通過復合多個單一維度產生多維度調制格式，其中最典型的便是多進制正交幅度調制（MQAM），該多維度
第2章IM/DD光通信系統(tǒng)傳輸原理11調制格式同時控制有效信息的幅度和相位信息，與單一維度相比，在頻譜上是單一維度的兩倍有效帶寬。MQAM由于有兩個相同頻率且相位差為90度的載波，所以可以分為同相（In-Phase,I）信號和正交（Quadrature,Q）信號，即I路和Q路信號。在現(xiàn)有高速光通信系統(tǒng)中，常常將高階QAM技術和OFDM技術復用于WDM-PON系統(tǒng)中，以進一步提高系統(tǒng)傳輸容量和頻譜效率。從上述各種技術中可以看出，每增加一個維度可以提升信號的系統(tǒng)傳輸容量和頻譜效率，也會使得信號復雜度增加。2.2OFDM系統(tǒng)OFDM通過相互正交的子載波復用將串行高速數(shù)據流轉為低速并行數(shù)據流，從而使得接收機DSP處理變得簡單，也能有效的提高信號頻譜利用率，是一種基于頻率維度復用的調制技術。2.2.1基于IM/DD的光OFDM系統(tǒng)從上世紀末以來，隨著新技術的快速發(fā)展，尤其是色散補償、WDM、EDFA技術，使得IM/DD系統(tǒng)的BER性能有了很大的改善。直接檢測光正交頻分復用（DDO-OFDM）系統(tǒng)是指在發(fā)送端采用OFDM調制來發(fā)送信號，接收端采用直接檢測方式，即使用光電二極管檢測接收信號。DDO-OFDM系統(tǒng)繼承了OFDM系統(tǒng)的優(yōu)點：大幅提高頻譜利用率和進一步提升抗光纖色散能力。由于采用的是IM/DD技術，使得DDO-OFDM系統(tǒng)具有低成本、高系統(tǒng)穩(wěn)定性和簡單易實現(xiàn)等特點。圖2.2OFDM基帶收發(fā)機框圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]減小OFDM系統(tǒng)PAPR的限幅濾波方法分析[J]. 林志陽,王兆暉,丁潔,任佳,張春元,周又玲,張莉. 現(xiàn)代電子技術. 2015(07)
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[4]采用外調制器產生四倍頻的光載毫米波光纖無線通信系統(tǒng)[J]. 劉麗敏,董澤,皮雅稚,盧嘉,陳林,余建軍,文雙春. 中國激光. 2009(01)
碩士論文
[1]基于OFDM的相干光傳輸系統(tǒng)關鍵技術的研究[D]. 陶勇.浙江大學 2014
[2]數(shù)字接收機并行定時同步的研究與實現(xiàn)[D]. 朱輝.華中科技大學 2013
[3]OFDM系統(tǒng)中PAPR抑制技術研究[D]. 趙悅西.重慶大學 2008
本文編號：2963467
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