正交頻分復(fù)用新技術(shù)在光纖傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、光正交頻分復(fù)用(OOFDM)技術(shù)以其卓越的對(duì)色散及偏振模色散容忍能力、高效的頻譜效率(SE)等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。OOFDM技術(shù)能夠與高階調(diào)制技術(shù)、波分復(fù)用(WDM)和偏振復(fù)用(PDM)等技術(shù)相結(jié)合,從而提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸速率、色散容限和頻譜利用率。
　　本文針對(duì)OOFDM在WDM-PON系統(tǒng)、強(qiáng)度調(diào)制/直接探測(cè)(IMDD)和相干光探測(cè)單模光纖傳輸系統(tǒng)、全光OFDM(AO-OFDM)系統(tǒng),以及數(shù)據(jù)中心多模光纖傳輸系統(tǒng)等環(huán)境中的應(yīng)

2、用,提出四種OOFDM中的新技術(shù),并分別對(duì)其在光纖傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了理論仿真,同時(shí)展開(kāi)相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)提出的理論進(jìn)行驗(yàn)證。主要?jiǎng)?chuàng)新工作概括如下:
　　1.提出基于部分子載波空置OFDM(PCF-OFDM)技術(shù)的WDM-PON和IMDD光纖傳輸系統(tǒng),通過(guò)理論分析和系統(tǒng)仿真,研究了PCF-OFDM對(duì)光纖傳輸中四波混頻(FWM)非線性效應(yīng)的抑制問(wèn)題;通過(guò)基于PCF-OFDM的IMDD光纖傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對(duì)理論分析和系統(tǒng)仿真進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明采

3、用均勻間隔子載波距離的PCF-OFDM可以較好地抑制FWM非線性效應(yīng)和因直接探測(cè)帶來(lái)的噪聲影響。
　　2.提出在光纖通信系統(tǒng)中將小波包變換(WPT)替代FFT變換用于OFDM技術(shù)中實(shí)現(xiàn)子載波的正交調(diào)制,即WPT-OFDM。對(duì)IMDD WPT-OFDM和相干WPT-OFDM光纖傳輸系統(tǒng)方案進(jìn)行系統(tǒng)仿真分析,結(jié)果表明將WPT-OFDM應(yīng)用于光纖傳輸系統(tǒng)是可行的,可以作為OOFDM技術(shù)的可選方案;在對(duì)相干WPT-OFDM光纖系統(tǒng)的研究中

4、,對(duì)不同正交鏡像濾波器(QMF)組長(zhǎng)度和不同小波族的WPT變換分別進(jìn)行仿真分析,并與傳統(tǒng)的基于FFT變換的相干光OFDM(CO-OFDM)傳輸系統(tǒng)的傳輸性能進(jìn)行比較。結(jié)果表明,部分小波母函數(shù)可替代FFT用于光纖傳輸系統(tǒng);通過(guò)IMDD WPT-OFDM光纖傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對(duì)理論仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果證實(shí)了采用IMDD WPT-OFDM在光纖系統(tǒng)傳輸?shù)目尚行浴?br>　　3.針對(duì)高速光纖傳輸系統(tǒng)中接收端因電子瓶頸限制而無(wú)法進(jìn)行高速信號(hào)接收的問(wèn)題

5、,提出基于AO-OFDM技術(shù)的非對(duì)稱(chēng)接收機(jī)/發(fā)射機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),即在高速AO-OFDM光纖傳輸系統(tǒng)中,接收端采用多個(gè)通用商用相干接收機(jī)對(duì)AO-OFDM信號(hào)進(jìn)行并行接收,以達(dá)到利用現(xiàn)有較低帶寬相干接收機(jī)進(jìn)行高速AO-OFDM信號(hào)接收的目的。方案中,AO-OFDM信號(hào)通過(guò)光帶通濾波器(OBPF)被分成帶寬相等的幾部分信號(hào),每部分信號(hào)采用通用相干接收機(jī)進(jìn)行接收,OBPF帶寬與接收機(jī)可接收帶寬匹配,同時(shí),利用多級(jí)級(jí)聯(lián)MZDIs實(shí)現(xiàn)全光FFT(OFF

6、T)變換,用于實(shí)現(xiàn)AO-OFDM信號(hào)的光域解復(fù)用?；诂F(xiàn)有PDM-QPSK單載波系統(tǒng),提出并成功實(shí)現(xiàn)Tb/s光纖傳輸系統(tǒng)的長(zhǎng)程傳輸,并對(duì)該系統(tǒng)在無(wú)色散補(bǔ)償光纖情況下,因光門(mén)采樣對(duì)信號(hào)造成的損傷問(wèn)題進(jìn)行了分析。
　　4.在現(xiàn)有基于FPGA的實(shí)時(shí)IMDD OFDM光纖傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,提出并設(shè)計(jì)完成智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)該智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)自適應(yīng)比特分配和功率分配,以及傳輸性能的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅簡(jiǎn)化了未來(lái)高級(jí)OOFDM

7、收發(fā)機(jī)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),同時(shí)也為將來(lái)在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上添加更多智能化功能提供了方便。
　　5.提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基于無(wú)溫控直接調(diào)制光注入鎖定垂直腔面發(fā)射激光器(OIL-VCSEL)的實(shí)時(shí)雙帶OOFDM收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)的光纖傳輸系統(tǒng),OIL-VCSEL的有效帶寬和頻譜響應(yīng)可在光域(主激光器注入波長(zhǎng)和光功率、偏振控制)和電域(VCSEL偏置電流)進(jìn)行調(diào)節(jié)。利用采樣率低至4 GS/s的DAC/ADC實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)OOFDM信號(hào)在IMDD的OM2多模光纖中進(jìn)行傳