毕 业 设 计 论 文
高速光纤通信系统中的OFDM调制解调技术的仿真与实现
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摘要
光正交频分复用(O-OFDM)通信系统，其带宽资源丰富，无需色散管理，抗
色散能力强，这些优点使得光正交频分复用通信系统成为下一代高速率光纤传输的备选方案之一，并成为高速光纤通信系统领域的研究热点。
本文对高速O-OFDM通信系统的研究现状进行了总结，并对高速O-OFDM通信系统的设计和实现进行了探讨和研究。
对于一个通信系统的研究，首先要进行建模和仿真，从理论层面上分析该系统的大致性能和现实可行性。论文在给出了高速0-OFDM通信系统的设计方案的基础上，基于MATLAB建立了O-OFDM光纤通信系统的简单模型，并分析了实现过程中的有限字长效应、定时同步、偏振模色散等因素对O-OFDM光纤通信系统的性能影响;在这些理论分析的基础上，给出了一套高速O-OFDM光纤通信系统的实现方案。
在O-OFDM系统的电信号处理部分，OFDM调制解调的实现是关键部分，而OFDM调制解调就是输入数据信号的快速傅里叶(逆)变换(IFFT-FFT)运算。在64点IFFT-FFT运算实现时，基于Quartus2设计了64点IFFT核和FFT核模块，并对模块进行了功能和时序仿真验证。该OFDM调制解调模块运算效率很高，可达到最大11.7G·S/S(吉符号每秒)的数据吞吐量，运用该工FFT核实现的O-OFDM光纤通信系统理论上可完成最大46.8Gbit/S的传输容量。
由于人们对通信系统的传输容量的需求越来越大，研究者正努力提高O-OFDM光纤通信系统的传输速率。本文对提高O-OFDM光纤通信系统的传输容量提出了一些可行的方案，如采用光波分复用技术、光偏振复用技术和增加子载波传输个数等，并对这些方案进行了简单的介绍。
关键词:高速光纤通信，光正交频分复用，快速傅里叶(逆)变换
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目录
第一章绪论...................................................................................................................3 1. 1光纤通信的发展历史....................................................................................3 1. 2光纤通信的应用与发展趋势........................................................................7 1. 2. 1光纤通信的应用.......................... .....................................................7 1.2.2光纤通信的发展趋势..........................................................................8 1.3 0-OFDM通信系统发展简述.......................................................................9 第二章0-OFDM通信系统原理简介.........................................................................12 2. 1基本原理......................................................................................................12 2.1.1光纤通信系统简介............................................................................12 2.1.2 0-OFDM通信系统简介..................................................................14 2. 1. 3正交频分复用(OFDM)的基本原理.................................................15 2.2 0-OFDM通信系统研究现状.....................................................................18 2. 2. 1 0-OFDM通信系统实验室仿真实验现状....................................18 2.2.2 0-OFDM通信系统的实验室实现现状..........................................19 2.2.3 0-OFDM通信系统的实现的制约因素分析..................................21 2. 3本章小结......................................................................................................23 第三章高速CO-OFDM通信系统设计与仿真分析.................... .............................24 3. 1高速CO-OFDM通信系统的设计方案.......................................................24 3. 1. 1 0-OFDM通信系统分类................................................................24 3.1.2 20Gb/s高速CO-OFDM通信系统设计方案..................................25 3.2 CO-OFDM通信系统实现关键因素的建模与仿真...................................27 3. 2. 1高速CO-OFDM通信系统的基本模型设计....................................27 3.2.2 CO-OFDM通信系有限字长效应的仿真...........................................27 3.2. 3 CO-OFDM通信系统定时同步仿真..................................................29 3. 2. 4 CO-OFDM系统有限字长效应和定时同步的联合仿真..................32 3.2.5 CO-OFDM通信系统的偏振模色散效应的研究................................33
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3. 2. 5. 1偏振模色散效应建模原理......................................................33 3. 2. 5. 2偏振模色散干扰下的系统频率响应仿真...............................34 3. 2. 5. 3偏振模色散效应的补偿..........................................................36 3. 4本章小结......................................................................................................39 论文总结.....................................................................................................................40 参考文献.....................................................................................................................42
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图目录
图2-1通信系统的基本结构图...............................................................................12 图2-2 OFDM系统基本模型框图........................................................................16 图2-3基于快速傅里叶变换(工FFT)的OFDM系统框图.................................... 17 图3-1 CO-OFDM光纤通信实验系统的基本组成框图......................................25 图3-2 6bit, 8bit量化误码率曲线比较.................................................................29 图3-3基于CP的OFDM块定时同步算法示意图................................................30 图3-4基于MATLAB的误帧率仿真曲线...............................................................31 图3-5 CO-OFDM光纤通信系统有限字长效应和定时同步的联合仿真………..33 图3-6偏振模色散效应示意图...............................................................................34 图3-7 OFDM符号采样示意图.............................................................................34 图3-8偏振模色散效应下的系统相位误差曲线...................................................35 图3-9偏振模色散效应下的系统幅度响应曲线...................................................36 图3-10(高斯白噪声+PMD)相位补偿后的误码率曲线..........................................37 图3-11不同调制方式的误码率曲线......................................................................38
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