电域限幅二维OCDMA电子编解码器设计及MAI抑制研究

发布时间：2020-03-23 23:13

【摘要】：光码分多址技术(OCDMA)是将码分多址(CDMA)与光通信技术相结合的一种新的通信技术,它具有安全性强,异步接入,容量可变,多速率传输,综合服务强等优点,是光通信技术比较有优势的技术之一。OCDMA技术的研究主要围绕地址码设计、编解码器构造、多址干扰(MAI)抑制等内容开展。目前现存的编解码器主要是全光编解码器,仍然面临着实施成本高、变址不灵活,多址干扰严重等问题。因此本文主要针对可灵活变址的电域编解码器展开研究。论文的主要内容如下:首先介绍了经典的全光OCDMA系统。在此基础上,根据二维OCDMA结构设计了电域限幅二维OCDMA电子编解码方案。该方案具有重构性好,变址灵活的特点,并且使用了电子编解码,降低了实施成本和复杂度。利用光通信仿真软件Optisystem设置了单路速率达5Gbit/s的3用户传输系统仿真,验证了方案的正确性。同时设置了不限幅的对比仿真实验,验证了电域限幅处理对多址干扰有抑制作用,并进行了分析。FPGA是实现本结构较为理想的电子器件。文章在FPGA开发平台中搭建了电域限幅二维OCDMA电子编解码的逻辑模型,并使用Verilog HDL硬件描述语言实现了编解码功能,扩展了可变址接口。结合Modelsim等FPGA功能仿真工具进行仿真验证编解码功能和测试可变址能力。最后利用Xilinx ML605开发套件和FM-S14背板搭建了OCDMA光传输系统,完成了6个接入用户,接入速率为312.5 Mbps,线速率为3.125G bps,传输距离为10KM的光传输实验。文章最后提出了将纠错编码用于电子编解码器中来抵抗多址干扰的构想。根据思路,利用FPGA设计了卷积码模块和与其对应的译码模块(Viterbi译码)。将卷积码和Viterbi译码模块集成到电域限幅二维OCDMA电子编解码器中,同时设置了3用户的传输仿真。仿真结果表明纠错编码对多址干扰有抵抗作用,使传输误码率明显降低。该构想给降低多址干扰提供了新的思路。
【图文】：

空间编码,系统方案,域限

(b)图 2-3-7 (a)采用电域空间编码的 OCDMA 系统方案；(b)空间编码结构；2.4 电域限幅的二维 OCDMA 电子编解码器设计对于 OCDMA 系统，由于差拍噪声和多址干扰（MAI）的问题，，一般需要超短脉冲激光器，以及其他高速光器件，使得系统的实施成本高昂，条件苛刻，灵活性较差。随着集成电路的高速发展，一些高速芯片推向市场，以 Xilinx 等 FPGA 厂商为例，推出了SERDES 等技术，串行输出速率达到了 G bit 级的处理速度，且非常适合做信号处理运算[42]。同时考虑到目前已经商用的接入网 EPON 技术终端速率为 100Mbit/s，GPON 为200Mbit/s，远远未达电子瓶颈速率[43]。基于以上考量，在 OCDMA 技术在接入网的应用前提下，本文设计了电域限幅的二维 OCDMA 电子编解码器。2.4.1 电域限幅的二维 OCDMA 电子编码器结构及数学模型电域限幅的二维 OCDMA 电子编解码器结构如图 2-4-1 所示。上发的用户比特流数据进入编码器后，通过功分器将数据复制为ω（码重）份，然后根据地址码的时间片进行相应的延时处理，实现时域扩频编码。时域编码得到的ω路延时数据根据地址码的频

域限,解码系统,编码传输,二维

2.5.1 基于 Optisystem 13.0 的系统仿真本节根据设计的电域限幅二维 OCDMA 电子编解码器结构，在 Optisystem 13.0 中搭建了3用户3通道的OCDMA传输系统，如图2-5-1所示。系统使用Φ(N × L,ω,λ ,λ ) =Φ(3 × 11，3，1，0)的光码集。其中用户 1 的数据为 10101101 的循环码流，选取地址码为{（0，0），（1，1）
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1

【参考文献】