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光正交频分复用系统同步技术研究

作　者: 郝小勇
导　师: 邱昆
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 光纤通信光正交频分复用时间同步频率同步导频光脉冲检测
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

光正交频分复用(OOFDM)技术是近年来出现的一种新型光传输技术,它是正交频分复用技术和光纤通信技术相结合的产物,拥有两者的所有优点。利用在光纤信道中传输OFDM信号可以大幅度提高现有光纤通信系统的性能,同时又不需要进行昂贵的均衡和色散补偿,是一种非常有前景的光传输技术。OFDM系统都对同步要求很高,OOFDM系统也不例外。定时不同步会带来符号间干扰(ISI);载波不同步会带来载波间干扰(ICI);采样频率偏差会引入ISI和ICI。这些都会严重影响系统的性能。现今人们提出的各种同步算法几乎都是针对无线OFDM系统的。光纤信道下的OFDM系统传输速率较高,而无线信道下的OFDM同步算法都需要在接收端进行大量的浮点运算,这对于光纤传输的OFDM系统来说是一大挑战。针对这一情况本文提出了一种不需要复杂数据处理的时间同步方法。OOFDM系统根据其系统结构,有的同时需要进行时间同步和频率同步,有的只需要时间同步。因此本文按照OOFDM系统结构的不同而分开讨论时间同步和频率同步。本论文的主要工作可以概括为:1.建立了基于matlab的多模光纤(MMF)强度调制直接探测(IMDD)OOFDM仿真系统,在此基础上对几种典型的数据辅助型同步算法进行了仿真分析,并提出了两种改进时间同步算法,获得了较好的性能。2.针对单模光纤OOFDM系统的特点提出了一种新颖的时间同步方法,并建立了对应的理论模型。分析了该方法的定时估计的均值和方差。用OptiSystem7.0软件对该方法进行了原理性验证。3.分析了两种典型的需要进行频率同步的OOFDM系统的结构和其频率同步方法,并针对本文提出的一种导频结构给出了其相应的频率同步算法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-16
  1.1 研究背景与意义  10-11
  1.2 OOFDM 技术发展状况  11-13
    1.2.1 OFDM 系统简介  11-12
    1.2.2 光正交频分复用技术的提出与发展  12-13
  1.3 OOFDM 同步技术研究现状  13-14
  1.4 光纤OFDM 系统与无线OFDM 系统在同步上的联系与区别  14
  1.5 本文主要工作及章节安排  14-16
第二章 OOFDM 系统原理  16-29
  2.1 OFDM 基本原理  16-25
    2.1.1 原理简介  16-17
    2.1.2 OFDM 信号的产生与解调  17-20
    2.1.3 用IFFT/FFT 实现OFDM 信号的调制解调原理  20-22
    2.1.4 循环前缀  22-23
    2.1.5 用IFFT/FFT 实现的OFDM 系统基带信号模型  23-24
    2.1.6 OFDM 系统中的关键技术简介  24-25
  2.2 OOFDM 原理与结构  25-28
    2.2.1 原理简介  25-26
    2.2.2 典型的OOFDM 系统结构  26-28
  2.3 本章小结  28-29
第三章同步原理及同步偏差对系统性能的影响  29-36
  3.1 同步原理  29-31
  3.2 同步偏差对系统性能的影响  31-35
    3.2.1 符号定时偏差对系统性能的影响  31-33
    3.2.2 载波频率偏差对系统性能的影响  33-34
    3.2.3 采样频率偏差对系统性能的影响  34-35
  3.3 本章小结  35-36
第四章经典时间同步算法在OOFDM 中的仿真分析与改进  36-52
  4.1 仿真系统结构及参数设置  36-38
  4.2 SCHMIDL 同步算法原理及其仿真结果  38-41
    4.2.1 Schmidl 时间同步算法原理分析  38-40
    4.2.2 Schmidl 算法仿真结果  40-41
  4.3 MINN 算法原理及其仿真结果  41-44
    4.3.1 Minn 算法原理分析  41-43
    4.3.2 Minn 算法仿真结果  43-44
  4.4 PARK 算法原理及其仿真结果  44-46
    4.4.1 Park 算法原理分析  44-45
    4.4.2 Park 算法仿真结果  45-46
  4.5 对PARK 算法的两种改进及其仿真结果  46-50
    4.5.1 对Park 定时测度函数的改进  47-49
    4.5.2 对Park 导频结构的改进  49-50
  4.6 以上几种算法的比较分析  50-51
  4.7 本章小结  51-52
第五章一种基于波分复用和光脉冲检测的时间同步方法  52-66
  5.1 基于波分复用和光脉冲检测的同步方法原理  52-54
  5.2 关键问题  54-60
    5.2.1 两路光信号的时延差  54-56
    5.2.2 接收端的脉冲形状以及判决阈值  56-60
  5.3 同步性能分析  60-62
    5.3.1 定时估计的均值  60-61
    5.3.2 定时估计的方差  61-62
  5.4 仿真验证  62-65
  5.5 本章小结  65-66
第六章光正交频分复用系统中的频率同步  66-81
  6.1 两种典型的需要进行频率同步的OOFDM 系统结构  66-69
    6.1.1 有射频副载波调制的OOFDM 系统结构与原理  66-67
    6.1.2 相干光探测OOFDM 系统的结构与原理  67-69
  6.2 系统的频率同步  69-80
    6.2.1 Schmidl 算法实现系统的频率同步  69-74
    6.2.2 Minn 算法实现系统的频率同步  74-76
    6.2.3 Park 算法实现系统的频率同步  76-77
    6.2.4 针对本文新提出的导频的频率同步算法  77-79
    6.2.5 以上四种频偏估计的比较  79-80
  6.3 本章小结  80-81
第七章总结与展望  81-83
  7.1 总结  81
  7.2 展望  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-88
附录方程5.24 的解法及MATLAB 代码  88-90
攻读硕士学位期间发表的论文  90-91

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