相干光相位调制OFDM光纤传输系统关键技术研究

论文摘要

相干光OFDM是光纤通信一个重要的发展方向，它结合了相干接收和OFDM，具有接收灵敏度高、频谱利用效率高、能够实现复杂调制格式、数字处理算法成熟、能够补偿光信号在传输中各种损伤等优点。相干光OFDM已经成为国内外许多高校与研究机构的重要研究方向，国际上已实验示范了1Tb/s的相干光OFDM信号7000km传输的可能性；另外，相干光OFDM的研究也开始向实时应用方向发展。本论文就相干光相位调制OFDM光纤传输系统中的关键技术进行研究，取得了如下成果：提出一种光相位调制型OFDM，用以克服传统光幅度调制OFDM存在的对偏置电压控制要求高以及要求使用极窄线宽激光器的缺点。提出解析光场相位方法，恢复该型OFDM的信号；提出采用中频OFDM信号调制结合低阻滤波消除激光器相位噪声影响的方法；据此构建了该型OFDM光纤传输系统。理论分析和VPI仿真证明了上述方法的可行性与有效性，结果表明：该型OFDM长距离光纤传输时，光纤非线性效应对其信号质量的影响比较严重；通过控制进入光纤链路的光信号功率，可以降低非新型的恶化效应，取得较好的传输效果。建立了所提出的相干光相位调制OFDM光纤传输系统实验平台，对其性能进行实验研究。实验使用单端相干检测和线宽为5MHz的传统DFB激光器，在OFDM信号中不插入导频信号，数据处理过程不考虑激光器中心频率差的情况下。背靠背实验测得速率为10Gb/s的4QAM调制格式OFDM信号误码率小于10-6，速率为20Gb/s的16QAM调制格式OFDM信号误码率接近10-5；在接收带宽限定为7.5GHz以及激光器中心频率差达到200MHz的情况下，解调效果无明显恶化。通过抑制进入光纤环路的信号功率来削弱非线性的影响；在控制进入光纤环路的信号功率-1dBm的情况下，800km的单模光纤传输后误码率保持在10-3以下。研究结果表明：光相位调制OFDM相比于传统幅度调制OFDM是一种低成本的方案，对激光器线宽要求低，信号处理简单，但存在频谱效率不高和受非线性影响严重的缺点；因此，适用于中长距离选择方案，可用于城域传输和接入系统中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题背景与意义
• 1.1.1 OFDM基本原理
• 1.1.2 光OFDM的研究与应用背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 光OFDM的调制与解调方案
• 1.2.2 高速光OFDM信号的产生与传输
• 1.2.3 光OFDM应用于RoF与PON系统
• 1.2.4 实时处理光OFDM研究
• 1.3 论文内容简介和结构安排
• 第2章 相干光检测OFDM的基本原理
• 2.1 相干检测基本原理
• 2.2 相干光幅度调制OFDM基本原理
• 2.2.1 相干光幅度调制OFDM信号的产生
• 2.2.2 激光器相位噪声限制
• 2.3 相干光相位调制OFDM
• 2.3.1 基本原理
• 2.3.2 仿真验证
• 2.3.3 光相位调制OFDM传输性能分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 相干光相位调制OFDM技术的实验研究
• 3.1 实验方案设计
• 3.2 OFDM信号的预畸变处理
• 3.2.1 OFDM信号的PAPR压缩
• 3.2.2 放大器损伤补偿
• 3.3 相位调制器调制深度分析
• 3.4 相干光相位调制OFDM系统实验研究
• 3.4.1 实验条件以及数据处理流程
• 3.4.2 背靠背实验以及结果分析
• 3.4.3 传输实验以及结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果