高频谱效率波分复用无源光网络系统的关键技术研究
发布时间：2021-01-07 23:40
随着人工智能（AI）技术、数字高清视频业务、云存储计算、大数据物联网技术等高速率、高质量移动数据业务和应用的迅猛发展和普及,人们对数据传输速率的需求呈爆炸性增长。大容量和高频谱利用率会成为下一代光网络的目标,但现有高速光通信系统,在有限的光信噪比（OSNR）条件下,存在频谱利用率低、接收机灵敏度低和抗光纤非线性效应差等缺点,使得在高速光通信系统中提高频谱利用率、改善接收机灵敏度和增加信号的光纤非线性容忍度成为研究重点。针对上述存在的问题,本文通过使用基于强度调制直接检测的波分复用无源光网络（WDM-PON）系统及其关键技术来改善现有高速光通信系统,大致内容和创新点如下:1.提出了波段归一化高频谱效率频分复用无载波幅度相位调制（FDM-CAP）的生成方法,即通过使用基于Hilbert单边带调制（HB-SSB）的新型多边带技术生成FDM-CAP信号,并将此技术与WDM-PON技术深度整合。通过采用高效FDM-CAP调制技术和WDM-PON技术,可以提高光接入网系统频谱利用率和宽带容量,还可以实现多个子信道共用一套光发送机,也能够为新一代移动前传网络和光纤接入提供了切实可行的光通信系统解决方...
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
013-2018移动互联网接入流量增长情况
华侨大学硕士论文10越多，对一个通信系统来说，如何选择一个合适的调制格式显得极为重要。本小结将简单阐述当前常见的调制格式。图2.1常见调制格式光通信系统中常见调制维度主要有幅度、相位、频率和偏振状态，而调制维度和复用维度决定着调制格式的复杂度和性能。不同调制维度可以进行复用，已达到更高的调制效率。因此，调制格式可以分为单维度调制和多维度调制。如图2.1所示，在光通信系统中常用的单维度调制主要有幅度、相位和频谱调制。在光通信系统中常用的单维度幅度调制有开关键控（OOK）调制和m阶脉冲幅度调制（mPAM），常用的单维度相位调制有m阶相移键控（mPSK），常用的单维度频率调制有OFDM和WDM调制。低阶调制，如OOK调制（二电平调制），具有易实现、低成本等优点，但调制阶数较低，极大的限制了系统的传输速率和容量。为此，研究人员引入了高阶调制技术，如mPAM和mPSK，但随着阶数m的增加，抗噪声性能快速下降，导致抗色散损伤和非线性光学效应效果差，因此在大容量、高速率的传输系统中较少应用单一维度调制格式。为了满足人们对高速率、大容量的网络需求，通过复合多个单一维度产生多维度调制格式，其中最典型的便是多进制正交幅度调制（MQAM），该多维度
第2章IM/DD光通信系统传输原理11调制格式同时控制有效信息的幅度和相位信息，与单一维度相比，在频谱上是单一维度的两倍有效带宽。MQAM由于有两个相同频率且相位差为90度的载波，所以可以分为同相（In-Phase,I）信号和正交（Quadrature,Q）信号，即I路和Q路信号。在现有高速光通信系统中，常常将高阶QAM技术和OFDM技术复用于WDM-PON系统中，以进一步提高系统传输容量和频谱效率。从上述各种技术中可以看出，每增加一个维度可以提升信号的系统传输容量和频谱效率，也会使得信号复杂度增加。2.2OFDM系统OFDM通过相互正交的子载波复用将串行高速数据流转为低速并行数据流，从而使得接收机DSP处理变得简单，也能有效的提高信号频谱利用率，是一种基于频率维度复用的调制技术。2.2.1基于IM/DD的光OFDM系统从上世纪末以来，随着新技术的快速发展，尤其是色散补偿、WDM、EDFA技术，使得IM/DD系统的BER性能有了很大的改善。直接检测光正交频分复用（DDO-OFDM）系统是指在发送端采用OFDM调制来发送信号，接收端采用直接检测方式，即使用光电二极管检测接收信号。DDO-OFDM系统继承了OFDM系统的优点：大幅提高频谱利用率和进一步提升抗光纤色散能力。由于采用的是IM/DD技术，使得DDO-OFDM系统具有低成本、高系统稳定性和简单易实现等特点。图2.2OFDM基带收发机框图
【参考文献】：
期刊论文
[1]减小OFDM系统PAPR的限幅滤波方法分析[J]. 林志阳,王兆晖,丁洁,任佳,张春元,周又玲,张莉. 现代电子技术. 2015(07)
[2]中国移动对于100-Gb/s WDM系统的需求和策略（英文）[J]. 李晗,柳晨,李允博,张德朝,程伟强,王磊. 中国通信. 2013(04)
[3]WDM-PON光接入网技术研究[J]. 骆文,吴晗平,熊俊俏. 中国新通信. 2010(21)
[4]采用外调制器产生四倍频的光载毫米波光纤无线通信系统[J]. 刘丽敏,董泽,皮雅稚,卢嘉,陈林,余建军,文双春. 中国激光. 2009(01)
硕士论文
[1]基于OFDM的相干光传输系统关键技术的研究[D]. 陶勇.浙江大学 2014
[2]数字接收机并行定时同步的研究与实现[D]. 朱辉.华中科技大学 2013
[3]OFDM系统中PAPR抑制技术研究[D]. 赵悦西.重庆大学 2008
本文编号：2963467
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
013-2018移动互联网接入流量增长情况
华侨大学硕士论文10越多，对一个通信系统来说，如何选择一个合适的调制格式显得极为重要。本小结将简单阐述当前常见的调制格式。图2.1常见调制格式光通信系统中常见调制维度主要有幅度、相位、频率和偏振状态，而调制维度和复用维度决定着调制格式的复杂度和性能。不同调制维度可以进行复用，已达到更高的调制效率。因此，调制格式可以分为单维度调制和多维度调制。如图2.1所示，在光通信系统中常用的单维度调制主要有幅度、相位和频谱调制。在光通信系统中常用的单维度幅度调制有开关键控（OOK）调制和m阶脉冲幅度调制（mPAM），常用的单维度相位调制有m阶相移键控（mPSK），常用的单维度频率调制有OFDM和WDM调制。低阶调制，如OOK调制（二电平调制），具有易实现、低成本等优点，但调制阶数较低，极大的限制了系统的传输速率和容量。为此，研究人员引入了高阶调制技术，如mPAM和mPSK，但随着阶数m的增加，抗噪声性能快速下降，导致抗色散损伤和非线性光学效应效果差，因此在大容量、高速率的传输系统中较少应用单一维度调制格式。为了满足人们对高速率、大容量的网络需求，通过复合多个单一维度产生多维度调制格式，其中最典型的便是多进制正交幅度调制（MQAM），该多维度
第2章IM/DD光通信系统传输原理11调制格式同时控制有效信息的幅度和相位信息，与单一维度相比，在频谱上是单一维度的两倍有效带宽。MQAM由于有两个相同频率且相位差为90度的载波，所以可以分为同相（In-Phase,I）信号和正交（Quadrature,Q）信号，即I路和Q路信号。在现有高速光通信系统中，常常将高阶QAM技术和OFDM技术复用于WDM-PON系统中，以进一步提高系统传输容量和频谱效率。从上述各种技术中可以看出，每增加一个维度可以提升信号的系统传输容量和频谱效率，也会使得信号复杂度增加。2.2OFDM系统OFDM通过相互正交的子载波复用将串行高速数据流转为低速并行数据流，从而使得接收机DSP处理变得简单，也能有效的提高信号频谱利用率，是一种基于频率维度复用的调制技术。2.2.1基于IM/DD的光OFDM系统从上世纪末以来，随着新技术的快速发展，尤其是色散补偿、WDM、EDFA技术，使得IM/DD系统的BER性能有了很大的改善。直接检测光正交频分复用（DDO-OFDM）系统是指在发送端采用OFDM调制来发送信号，接收端采用直接检测方式，即使用光电二极管检测接收信号。DDO-OFDM系统继承了OFDM系统的优点：大幅提高频谱利用率和进一步提升抗光纤色散能力。由于采用的是IM/DD技术，使得DDO-OFDM系统具有低成本、高系统稳定性和简单易实现等特点。图2.2OFDM基带收发机框图
【参考文献】：
期刊论文
[1]减小OFDM系统PAPR的限幅滤波方法分析[J]. 林志阳,王兆晖,丁洁,任佳,张春元,周又玲,张莉. 现代电子技术. 2015(07)
[2]中国移动对于100-Gb/s WDM系统的需求和策略（英文）[J]. 李晗,柳晨,李允博,张德朝,程伟强,王磊. 中国通信. 2013(04)
[3]WDM-PON光接入网技术研究[J]. 骆文,吴晗平,熊俊俏. 中国新通信. 2010(21)
[4]采用外调制器产生四倍频的光载毫米波光纤无线通信系统[J]. 刘丽敏,董泽,皮雅稚,卢嘉,陈林,余建军,文双春. 中国激光. 2009(01)
硕士论文
[1]基于OFDM的相干光传输系统关键技术的研究[D]. 陶勇.浙江大学 2014
[2]数字接收机并行定时同步的研究与实现[D]. 朱辉.华中科技大学 2013
[3]OFDM系统中PAPR抑制技术研究[D]. 赵悦西.重庆大学 2008
本文编号：2963467
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2963467.html
