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全光正交频分复用系统中关键器件及峰均比抑制技术的研究

作 者: 梁晓军
导 师: 李蔚
学 校: 华中科技大学
专 业: 光学工程
关键词: 光纤通信 全光正交频分复用技术 傅立叶变换 平面光波导 铌酸锂相位调制器 时间透镜 峰均比 相位预加重
分类号: TN919.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


在无线通信系统中,正交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术被广泛地用来克服由多径传播引起的码间干扰和提高频谱利用率。近年来,OFDM技术在光通信领域引起了广泛的兴趣。借助于快速傅立叶变换电子芯片和成熟的数字信号处理技术,光OFDM系统显示出强大的色度色散容限和偏振模色散容限。为了进一步摆脱系统对于电子芯片处理速度的依赖,全光OFDM技术成为研究热点,并有望消除系统的电子瓶颈。全光OFDM技术的关键器件是全光OFDM复用器和解复用器。论文首先利用数学模型分析了OFDM的基本原理。在此模型的基础上,论文研究了两种全光OFDM复用器:基于SiO2平面光波导的全光OFDM复用器和采用铌酸锂波导的全光OFDM复用器。第一种复用器利用平面光波导耦合器、热光移相器及波导延时线来分别实现移相和延时,从而实现全光离散傅立叶反变换。由论文提出的第二种复用器利用锯齿波电压驱动铌酸锂相位调制器阵列来实现光谱的搬移。论文给出了这两种全光OFDM复用器的设计思路、实现方法、仿真结果以及性能评价。制作了一组2×20Gb/s和一组2×10Gb/s的基于SiO2平面光波导的全光OFDM复用器,并测试了一个2×10Gb/s的复用器的光学特性参数:损耗为4.92dB,消光比达13dB,并观察到了热光移相效应。其次,基于以上两种复用器,论文设计了两种全光OFDM系统,并通过数值方法仿真了传输特性。在一个基于SiO2平面光波导的4×40Gb/s全光OFDM系统中,信号经过400千米G.655光纤传输之后被成功地恢复出来。在一个采用铌酸锂波导全光OFDM复用器的16×10Gb/s系统中,当误码率为1×10-9时,系统的色散容限大于3000 ps/nm,偏振模色散容限为42ps。仿真结果表明了全光OFDM技术的可行性和优越性。论文对这两种全光OFDM系统的传输性能和可行性进行了对比。最后,论文研究了OFDM系统中的峰均比理论及其抑制方法。论文提出了一种新颖的基于相位预加重的全光峰均比抑制方法。数值仿真表明,对于使用强度调制的OFDM系统,该方法非常有效:当子载波数为16时,峰均比降低3.74dB;当子载波数为512时,峰均比降低14.88dB。论文给出了基于相位预加重的峰均比抑制方法在基于SiO2平面光波导的全光OFDM系统和利用时间透镜的全光OFDM系统中的实现方式。相位预加重实施方式简单,基本不会增加器件复杂度或者系统复杂度。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-17
  1.1 引言  10-11
  1.2 无线通信系统中的OFDM 技术  11-12
  1.3 光纤通信系统中的OFDM 技术  12-14
  1.4 全光OFDM 系统的特点与关键技术  14-15
  1.5 论文研究的内容与安排  15-17
2 OFDM 技术的基本原理及其PAPR 理论  17-25
  2.1 OFDM 技术的基本原理  17-19
  2.2 全光OFDM技术与CO-OFDM技术对比  19-22
  2.3 PAPR 的定义及其对系统的影响  22
  2.4 PAPR 问题的解决方案  22-23
  2.5 本章小结  23-25
3 基于Si0_2平面光波导的全光OFDM 复用器  25-34
  3.1 基于Si0_2平面光波导的全光OFDM 复用器的原理  25-27
  3.2 芯片设计与制作  27-30
  3.3 芯片的测试方案与部分测量结果  30-33
  3.4 本章小结  33-34
4 基于Si0_2平面光波导的全光OFDM 系统  34-42
  4.1 基于Si0_2平面光波导的全光OFDM系统的设计  34-36
  4.2 系统性能仿真  36-40
  4.3 本章小结  40-42
5 采用铌酸锂波导的全光OFDM 复用器  42-58
  5.1 采用铌酸锂波导的全光OFDM 复用器  42-45
  5.2 16×10Gb/s 系统的设计  45-46
  5.3 系统性能仿真  46-56
  5.4 本章小结  56-58
6 全光OFDM 系统中的峰均比抑制技术  58-73
  6.1 相位预加重与PAPR抑制  58
  6.2 基于Si0_2平面光波导的全光OFDM中的PAPR抑制原理  58-62
  6.3 基于Si0_2平面光波导的全光OFDM 中的相位预加重的实现  62-63
  6.4 基于Si0_2平面光波导的全光OFDM系统仿真与评价  63-65
  6.5 利用时间透镜的全光OFDM中的PAPR抑制原理  65-68
  6.6 利用时间透镜的全光OFDM中的相位预加重的实现  68-69
  6.7 利用时间透镜的全光OFDM系统仿真与评价  69-72
  6.8 本章小结  72-73
7 总结  73-76
  7.1 论文总结及主要贡献  73-74
  7.2 工作展望  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-83
附录1 攻读学位期间发表论文目录  83-85
附录2 英文缩写对照表  85-86

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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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