RoF-PON系统关键技术研究

发布时间：2017-05-12 13:16

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【摘要】：通信网络分为核心网和接入网两部分,核心网起到交换和传输的作用,接入网则与用户直接相连,为用户提供多业务的接入。与核心网的高速发展相比,接入网的发展比较缓慢,不能满足人们对接入网高速率多业务的需求。光接入网由于使用光纤作为传输媒质,利用了光纤传输的众多优良特性,成为最有前途的接入网形式。将光接入网中的无源光网络(Passive Optical Network, PON)和光载无线通信技术(Radio-over-Fiber, RoF)相结合的RoF-PON系统因为结合了两者的优良特性而成为新的接入网形式与研究热点。RoF-PON系统主要由中心站、基站和用户端设备组成。中心站进行数据的交换处理等过程,设备比较复杂,被多个基站共享。基站进行数据的上下行接收：将接收自中心站的激光转换为射频信号发送至用户端,同时将用户端上行发送的上行数据,用光纤传输至中心站。基站设备简单,数目多。RoF-PON系统利用了光纤低损耗、大容量等优势的同时,也会受光纤的色散等不利因素的影响。为了克服光纤色散特性,人们将正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术应用到RoF-PON系统中。OFDM的引入可以利用数字信号处理的方法来解决模拟域的色散问题。另外由于OFDM中采用了正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation, QAM),可以减小信号的传输带宽。为了提高传输效率,RoF-PON系统一般与波分复用波分复用(Wavelength Division Multiplexing, WDM)技术相结合,传统的激光阵列光源已满足不了其要求。RoF-PON系统主要采用强度调制方式产生射频信号,不同频率成分的光信号会产生不同的相移,从而引起非线性串扰,为了降低非线性失真,有必要设计新型的调制方式。本论文将OFDM技术引入到RoF-PON系统,设计了多波长光源、宽带波分解复用器和光耦合单边带调制等RoF-PON核心技术。本论文的研究内容和成果主要有：(1)探究了OFDM技术的原理和相应的信号处理过程,及其在光通信中的应用和结构形式。通过仿真验证了导频、循环前缀和窗口同步技术对OFDM信号传输的影响,为OFDM技术在RoF-PON系统中的应用打下了基础。(2)探究了马赫增德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator, MZM)调制产生各阶光波边带的原理,以此为理论基础设计了应用在RoF-PON系统中的多波长光源,仿真结果表明其具有输出功率高、平坦度好、串扰少的特点。分析了阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating, AWG)的特性,以此为基础设计了解复用多波长光源的宽带平坦波分解复用器。(3)为了降低RoF-PON系统传输过程中的谐波失真和互调失真,本论文设计了新型的光耦合单边带调制方式,通过理论分析和仿真验证了其可行性,并进行了相关实验,通过信噪比、误差矢量幅度、星座图、眼图和误码率等参数验证了光耦合单边带调制可以有效的降低RoF-PON系统的非线形失真,并且将RoF-PON系统的传输效率提高了一倍。
【关键词】：无源光网络 光载无线通信技术 正交频分复用 多波长光源 单边带调制
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 接入网技术的研究现状12-13
• 1.2 无源光网络(PON)的发展趋势13-15
• 1.3 RoF技术的研究现状15-16
• 1.4 RoF技术的优势16-17
• 1.5 论文的研究工作与意义17-18
• 1.6 论文的结构安排18
• 1.7 小结18-19
• 第二章 无源光网络(PON)与光载无线通信(RoF)技术19-28
• 2.1 无源光网络(PON)19-21
• 2.1.1 无源光网络(PON)组网架构19-20
• 2.1.2 马赫曾德尔调制器(MZM)的调制原理20-21
• 2.2 光载无线通信(RoF)技术21-27
• 2.2.1 光载无线通信(RoF)技术工作原理21-23
• 2.2.2 RoF射频信号的产生方法23-27
• 2.3 小结27-28
• 第三章 OFDM在光通信中的应用28-41
• 3.1 OFDM基础28-37
• 3.1.1 基本原理28-30
• 3.1.2 基于前导子载波的信道估计30-33
• 3.1.3 循环前缀(CP)33-35
• 3.1.4 DFT的窗口同步35-37
• 3.2 光通信中的OFDM37-40
• 3.2.1 DDO-OFDM系统37-39
• 3.2.2 CO-OFDM系统39-40
• 3.3 小结40-41
• 第四章 多波长光源及解复用系统设计41-53
• 4.1 多波长光源方案设计41-47
• 4.1.1 MZM调制产生各阶光波边带原理41-45
• 4.1.2 基于MZM的多波长光源设计45-47
• 4.2 宽带平坦波分解复用器设计47-52
• 4.2.1 阵列波导光栅(AWG)技术原理47-49
• 4.2.2 基于AWG的宽带平坦波分解复用器设计49-52
• 4.3 小结52-53
• 第五章 基于光耦合单边带调制的OFDM-RoF-PON系统设计53-69
• 5.1 方案设计53-62
• 5.1.1 电耦合单边带调制技术原理53-58
• 5.1.2 光耦合单边带调制技术原理58-62
• 5.2 实验结果分析62-68
• 5.2.1 系统信噪比实验结果分析63-64
• 5.2.2 系统误差矢量幅度实验结果分析64-66
• 5.2.3 系统眼图实验结果分析66
• 5.2.4 系统误码率实验结果分析66-67
• 5.2.5 分析与比较67-68
• 5.3 小结68-69
• 第六章 总结和展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 作者在攻读硕士学位期间发表和投出的论文76-77
• 附件77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 邬贺铨;从多方面降低接入网的成本[J];邮电商情;1998年06期

2 李涛;荣健;钟晓春;;采用OptiSystem的OFDM-ROF系统仿真[J];红外与激光工程;2011年06期

3 张向荣,张岩,李耀民;宽带接入网技术及发展前景[J];中国数据通信;2005年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 李U，

本文编号：359888