光正交频分复用系统的功率平稳性研究

发布时间：2017-12-05 19:23

  本文关键词：光正交频分复用系统的功率平稳性研究

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【摘要】：网络的带宽是21世纪衡量一个国家信息化水平的标准。随着技术与产业链的逐步成熟,以及互联网对于经济与社会的深度渗透,造成通信网络带宽压力陡增。以光纤通信为基础的光主干网和接入网是缓解通信网络压力的必然选择,而OFDM技术因其频率利用率高、抗干扰能力强等优点被广泛应用于光纤通信中,但是光OFDM技术也存在一定的问题,如信号的峰值功率和平均功率比值(peak to average power ratio,PAPR)比较大。较高的PAPR会导致光系统中放大器、调制器和光纤本身非线性增强,进而导致信号发生畸变使系统性能恶化,因此降低光OFDM系统的PAPR具有十分重要的意义。本论文以光OFDM信号为研究对象,以降低PAPR为目标,就基于光正交频分复用系统的峰均比抑制技术展开研究。具体引入了PTS和压扩技术相结合的算法来降低光OFDM系统中信号的PAPR,然后利用FPGA开发板实现降低光OFDM系统发射端OFDM信号的PAPR。主要工作及成果如下:(1)对OFDM技术的基础理论和数学模型进行分析,明确了调制解调结构,及信号组成,为数字处理OFDM信号奠定基础;然后分析了光OFDM系统的基本结构,为抑制系统的PAPR做准备工作;最后针对基于FPGA开发板产生光OFDM系统发射端OFDM信号的实施方案进行研究,分析其模型结构,充分体现了FPGA开发板在光OFDM系统中的优势。(2)对光OFDM系统的峰均比展开研究,基于PAPR的基本理论,分析了PAPR产生原因及对光纤传输系统的影响。针对目前国内外抑制PAPR的算法进行分析对比,重点分析了PTS算法和压扩算法在光OFDM系统中的应用,引入了基于PTS与压扩技术级联来降低PAPR,并设计降低PAPR实施方案。仿真验证了所提算法能够将PAPR降低到8dB左右,与单独采用这两种方法相比效果明显有所提升。(3)完成了在光OFDM系统中加入所提算法的仿真平台搭建工作,通过仿真研究了该系统的功率平稳性。在传输速率和传输距离分别为2.5Gbps和10km时,所提算法能够减小光系统的峰均比,且接收端频谱对比图和误码率图都有一定的改进。为了能够得到较好的降低PAPR效果,提出了基于改进PTS和语言预处理μ律技术相结合的算法来降低光OFDM系统的PAPR,并仿真验证了基于PTS和μ律技术级联的方法能够将PAPR减小到6.2d B左右,效果显著;将其引入到基于VPI软件和MATLAB搭建的光OFDM系统仿真平台,得出了所提算法在10Gbps传输速率下经单模光纤传输10km后,加入算法的系统误码率有很大改善,且星座图收敛性较好。(4)在FPGA硬件上,设计了产生光OFDM系统发射端OFDM信号的基本方案,编写了产生伪随机M序列模块,4QAM和512点IFFT变换调制模块。在此基础上验证了降低PAPR算法的光网络系统。
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.11

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本文编号：1255924