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CO-OFDM系统传输性能分析与仿真平台的设计实现

作　者: 李伟林
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仿真平台四波混频(FWM) 色散信道估计 PTS
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 204次
引　用: 2次
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内容摘要

随着社会信息化程度的深入,宽带化成为了下一代网络的发展趋势,人类对带宽的需求呈爆炸式的增长。电信骨干网络的流量将每年以50%～80%的速度增长,因此超高速、超大容量、高效率成为了人们目前追求的主要目标。正交频分复用(OFDM)是一种多载波传输技术,将信道分成许多正交子信道,在各个低速的子载波信道上承载高速的数据流,有效的提高了系统承载速率、频谱利用率与抗干扰的能力；相干光通信具有容量大、传输距离长、信号质量好的优点。相干光OFDM系统(CO-OFDM)融合了OFDM技术与相干光通信技术的优点,以其高效率与低损伤等优点,成为了100Gbit/s超长距离光传输网络的潜在技术。本文从CO-OFDM系统仿真平台的设计与实现入手,论述了平台的功能定位、构架设计、模块之间的信息流传递形式、仿真平台的工作流程,并通过MATLAB对部分模块进行建模与代码实现。其次,本文归纳了CO-OFDM系统的原理与一些常用关键技术,主要针对系统中的光纤四波混频效应与光纤色散效应展开定量分析,并提出相应的解决方案并进行仿真验证。针对四波混频效应(FWM),推导出FWM噪声与OFDM子载波之间的相关性有关；并采用了部分传输序列算法,通过引入分组相位因子降低子载波之间的相关性达到降低FWM效应,仿真表明系统星座图改善明显。针对色散效应,推导给出了CO-OFDM系统中色散噪声的大小；并采用了循环前缀和信道估计算法进行色散均衡,其中主要论述了基于LS和LMMSE准则信道估计算法的原理与实现,通过仿真对比,信道估计算法能有效的改善色散引入的失真,在误码率为10-4时,LMMSE算法较LS算法有2dB的增益。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 相干光OFDM技术的特点  9-11
  1.3 相干光OFDM技术发展现状  11-12
  1.4 论文主要工作与章节安排  12-13
  参考文献  13-15
第二章 CO-OFDM原理  15-34
  2.1 OFDM调制与解调原理  15-17
  2.2 循环前缀  17-18
  2.3 峰值平均功率比(PAPR)  18-23
    2.3.1 限幅(Clipping)  19-20
    2.3.2 压缩扩展变换(CT)  20-21
    2.3.3 部分传输序列(PTS)  21-23
  2.4 信道估计  23-26
    2.4.1 导频设计  24-25
    2.4.2 LS准则  25-26
    2.4.3 LMMSE准则  26
  2.5 编码技术  26-27
  2.6 相干光检测原理  27-29
  2.7. CO-OFDM系统  29-32
  2.8 本章小结  32
  参考文献  32-34
第三章 CO-OFDM通信仿真平台的设计实现  34-51
  3.1 软件工程的启示  34-36
  3.2 CO-OFDM仿真平台的设计  36-43
    3.2.1 商用光通信仿真软件概况  36-37
    3.2.2 仿真平台的设计目标  37
    3.2.3 总体构架与功能描述  37-40
    3.2.4 数据结构设计  40-41
    3.2.5 仿真工作流程  41-43
  3.3 CO-OFDM仿真平台部分模块的实现  43-49
    3.3.1 伪随机码发生器的实现  44-46
    3.3.2 部分传输序列(PTS)的实现  46-48
    3.3.3 IFFT模块的实现  48-49
  3.4 本章小结  49
  参考文献  49-51
第四章 CO-OFDM系统中的非线性损伤分析及处理  51-67
  4.1 MZ调制器的非线性损伤  51-54
    4.1.1 非线性损伤最低点  52-53
    4.1.2 PAPR与MZ调制器非线性  53-54
  4.2 CO-OFDM系统的光纤非线性效应  54-64
    4.2.1 光纤非线性原理  54-56
    4.2.2 FWM效应定量分析  56-59
    4.2.3 FWM降低机制及分析  59-64
  4.3 本章小结  64
  附录  64-65
  参考文献  65-67
第五章 CO-OFDM系统中的色散效应及优化  67-80
  5.1 CO-OFDM系统的色散效应  67-70
    5.1.1 光纤色散原理  67-68
    5.1.2 CO-OFDM系统的色散效应分析  68-70
  5.2 CO-OFDM系统的循环前缀  70-71
  5.3 CO-OFDM系统的信道估计  71-78
    5.3.1 基于LS准则的信道估计  72-74
    5.3.2 基于LMMSE准则的信道估计  74-76
    5.3.3 信道估计算法性能仿真  76-78
  5.4 本章小结  78
  参考文献  78-80
结束语  80-81
致谢  81-82
攻读学位期间发表的学术论文  82

CO-OFDM系统传输性能分析与仿真平台的设计实现

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