论文摘要
近年来,突发模式的数据传输方式正在越来越多的应用于光纤通信系统。在光纤骨干网中,光突发交换（OBS）结合了电路交换和分组交换的优点,在未来互联网的演进中具有良好的发展前景。由于在OBS网络中各突发包的传输路径不同,来自各源路由器的突发包到达目的端接收机时,幅度和相位均差别很大,因此要求目的端的光接收机能够快速适应此变化。在光纤接入网中,无源光网络（PON）是一项非常有潜力的新兴光纤接入网技术,其物理层光纤传输的核心为上行突发模式传输和下行广播传输,尤其以上行光突发信号的接收为难点,它将影响整个网络的速率和带宽利用率。本文着重对高速突发模式光接收技术展开研究,针对突发信号的幅度恢复问题,重点设计了交流耦合接收机电路,并使其仿真速率达到2.5Gb/s。本文基于0.18μm CMOS技术完成了交流耦合突发模式光接收机的完整设计,包括雪崩光电二极管（APD）的建模、带自动增益控制的前置放大器、可变时间常数的交流耦合电路、限幅放大器以及噪声消除电路。另外,本文还在交流耦合电路的基础上,设计了直流耦合电路,仿真速率同样达到了2.5Gb/s。针对现有突发模式光接收机的不足,本文做出了以下几个改进:第一,通过增加内反馈和有源电感负载,提高了前置放大器的稳定性和带宽,并扩展了动态范围;第二,大幅度改进了传统的交流耦合电路,通过增加电压可控开关,使耦合电路的充放电时间常数可实时变化,缩短了突发包的前导码时间和保护带时间;第三,通过两次相“与”过程,基本消除了保护带内的残留噪声电压;第四,提出了一种新的突发包帧结构,在突发包包尾添加结束码,以抵消突发包尾部的误码影响。传输速率2.5Gb/s的情况下,对两种耦合方式的接收机仿真结果表明:交流耦合接收机灵敏度-34.6dBm,动态范围34.4dB,前导码时间3.2ns,保护带时间16ns;直流耦合接收机灵敏度-35.2dBm,动态范围35.0dB,前导码时间45.2ns,保护带时间7.2ns。尤其是交流耦合接收机,其性能指标相比以往设计,均有较大幅度的提升。另外,本文最后还讨论了前导码时间与保护带时间对突发模式光接收机性能的影响,包括误码率、信噪比以及信道利用率。MATLAB仿真表明,增加前导码时间或保护带时间均会改善误码率和信噪比,但同时也会恶化网络容量,降低信道利用率。
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标签：突发模式光接收机论文; 交流耦合论文; 直流耦合论文;