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CO-OFDM系统的非线性损伤分析与仿真

作　者: 丘文博
导　师: 张杰
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: CO-OFDM通信系统 相干光通信 非线性损伤 非线性补偿
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 130次
引　用: 2次
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内容摘要


相干光正交频分复用(Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CO-OFDM)技术是下一代光网络中物理层调制技术的重要发展方向之一,其在超长距离超高速传输系统应用中具有独特优势。利用这类技术特有的多载波正交分割信道的性质,可实现对通信带宽的动态调度,支持复杂的业务配置以及高效的资源优化。此外,这类系统可采用灵活的数字信号处理技术来进行电域色散补偿,大大弱化了对光学色散补偿精确度的要求,极大地降低了网络系统建设和运营成本。然而,CO-OFDM技术带来的光网络性能提升也存在一定的限度,主要原因是该类系统的子载波过于密集地排列,使得光纤信道中的非线性效应较为强烈,给光信号带来不可逆转的物理损伤。在超长距离传输系统中,这种非线性损伤会沿途一再累积,有可能造成信号质量的过度劣化以致系统性能的严重下降。尽管已有初步的研究成果探讨CO-OFDM系统中的非线性损伤,但是仍未产生较为精确的理论模型来描述其机理和影响。因此,本论文在国家自然科学基金的支持下,针对上述问题进行了深入的研究,获得了若干具有创新性的成果,已经发表在国际期刊Journal of Lightwave Technology和Optics Communications上。主要的工作和贡献如下：第一、基于光纤信号演化所遵循的非线性薛定谔方程,结合CO-OFDM信号的具体形式,推导并得到了描述CO-OFDM通信系统中非线性损伤机理的较为精确的模型,给出了由光纤非线性效应所约束的信噪比上限。第二、基于理论推导所得到的非线性损伤模型,指出了数据相关性会加剧非线性损伤这一CO-OFDM通信系统特有的性质。同时,给出了一个衡量CO-OFDM系统中数据相关性大小的量化指标,提出并研究了该指标作为均衡算法优化准则的可行性。第三、构建了CO-OFDM系统级仿真系统并对理论推导结果进行了验证。在本实验室的Matlab实现的CO-OFDM仿真平台上,搭建了4×80km的CO-OFDM仿真系统。分别在不同光信号功率水平的情况下,验证理论推导结果的正确性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 引言  9-10
  1.2 高速光纤通信系统中的各种关键技术  10-12
    1.2.1 新型调制格式  10-11
    1.2.2 相干光通信技术  11-12
  1.3 CO-OFDM系统的研究进展  12-14
  1.4 论文的主要工作  14
  参考文献  14-17
第二章 相干光通信原理和OFDM系统理论  17-31
  2.1 相干光通信原理  17-25
    2.1.1 马赫曾德尔调制器原理  18-22
    2.1.2 相干光通信发射器  22-23
    2.1.3 相干光通信接收器  23-25
  2.2 OFDM系统理论  25-29
    2.2.1 OFDM通信系统的基本原理和基本结构  26-28
    2.2.2 OFDM通信系统的优势与劣势  28-29
  2.3 小结  29-30
  参考文献  30-31
第三章 CO-OFDM系统中非线性损伤机理分析  31-43
  3.1 光纤特性和非线性薛定谔方程  31-35
    3.1.1 光纤损耗  32
    3.1.2 光纤色散  32-33
    3.1.3 偏振模色散  33-34
    3.1.4 光纤非线性  34-35
  3.2 色散效应对CO-OFDM信号传输的影响  35-37
  3.3 非线性效应对CO-OFDM信号传输的影响  37-41
    3.3.1 纯非线性条件下的系统非线性噪声能量  37-39
    3.3.2 数据相关性对系统信噪比的影响  39-41
  3.4 小结  41
  参考文献  41-43
第四章 CO-OFDM系统中非线性损伤抑制方法  43-49
  4.1 非线性抑制算法的发展进程  43-44
  4.2 SLM方法  44-45
  4.3 相位补偿法  45-46
  4.4 非线性抑制算法的选取准则  46-47
  4.5 小结  47
  参考文献  47-49
第五章 CO-OFDM系统仿真设计与实现  49-56
  5.1 数值仿真的基本环节  49-50
  5.2 CO-OFDM仿真系统结构  50-51
  5.3 CO-OFDM系统仿真结果  51-55
  5.4 小结  55-56
第六章 CO-OFDM系统研究展望  56-57
致谢  57-58
攻读硕士学位期间发表的学术论文  58

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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