相干光正交频分复用通信系统的同步及信道估计技术研究

发布时间：2019-11-12 02:46

【摘要】：在信息技术高速发展的今天,云计算、在线传输等技术正在普及,人们对高速数据传输速率的要求越来越高。在无线通信领域,3G技术已经普及,4G技术正在走入人们的生活,而第五代通信技术的研究正在如火如荼的进行当中。在无线通信领域中的OFDM(正交频分复用)技术因其高频谱利用率的优势得了广泛应用。经研究发现,光OFDM技术因其对光纤中色度色散(CD),偏振模式色散(PMD)鲁棒性较高,近些年来在光纤通信领域得到广泛关注。在本文中主要研究OFDM技术在相干光通信系统中的同步及信道估计技术的相关研究。CO-OFDM(相干光正交频分复用)系统的主要工作机制为:在发射端发射经过数字调制(QPSK、16QAM)后经过DAC转换为电信号,电信号利用马赫曾德尔调制器调制载波光信号的相位,在接收端通过混频器将光信号下变频为电信号,再解调为比特数据进行处理。CO-OFDM系统采用多载波形式进行传输,各个子载波频域正交,因此系统对频率偏移和相位噪声非常敏感。同时,CO-OFDM传输的OFDM符号长度远大于单载波符号,为完整的截取符号窗口,更需要对其进行符号定时同步。针对如上问题,本文首先针对符号定时偏移对系统的影响进行仿真研究,发现随着符号长度的增加,接收信号星座图的旋转更加严重。其次,在仿真中发现,加入发射激光器和接收端本振激光器的频率偏差后,相对于子载波频率间隔整数倍的频移会造成接收端星座的旋转,但是小数倍的频移的增大会使接收信号星座图完全混乱,无法正常检测信号。最后针对由于激光器线宽引起的相位噪声以及光纤信道色散对接收信号的色散进行仿真。在本文中自主搭建了基于光通信仿真软件VPI与MATLAB联合的CO-OFDM系统仿真平台。在平台中通过基于循环前缀的算法进行了符号定时同步,通过训练符号进行频率偏移同步,通过频域插入梳状导频进行相位噪声补偿及信道估计。通过对CO-OFDM系统的同步及信道估计技术的相关算法的仿真,完成了符号定时同步,频率偏移同步和子载波恢复的相关工作。同时,本文中VPI-MATLAB仿真平台的搭建,相比单一应用MATLAB软件提高了仿真参数的完备性及便捷性,大大提高了编码效率,相比单一应用VPI仿真软件可以自由插入多种仿真算法进行研究,大大提高了仿真的灵活性。本文的研究内容对今后相关领域的研究发展具有一定意义。
【图文】：

频偏估计

图 4-10 三种频偏估计算法的性能比较10 the performance comparison of three kinds of frequency offset estimation algorithm本章小结

频偏估计

图 4-10 三种频偏估计算法的性能比较10 the performance comparison of three kinds of frequency offset estimation algorithm本章小结
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.11;TN911.2

【参考文献】