光OFDM若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、光正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)由于其在頻譜利用率、色散容忍性等方面的優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注，已經(jīng)作為一種新型的調(diào)制和頻域復(fù)用技術(shù)被廣泛應(yīng)用于光通信。光OFDM技術(shù)可以有效克服多模光纖高頻區(qū)域的頻率選擇性衰落，并通過自適應(yīng)調(diào)制優(yōu)化系統(tǒng)傳輸性能，最大化利用頻譜資源。光OFDM技術(shù)可以與高階調(diào)制，偏振復(fù)用（PDM）和波分復(fù)用（WDM）等多種技術(shù)結(jié)合，提高單纖傳輸容量，已經(jīng)成為未來高速、長程主干光纖傳輸系統(tǒng)最重要的發(fā)展方向之一?；贠FDM技術(shù)的接入

2、網(wǎng)技術(shù)頻譜利用率高，接入容量大，支持透明傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)不同粒度的資源調(diào)度，靈活的在時域和頻域進(jìn)行資源的劃分，滿足不同業(yè)務(wù)的帶寬需求和服務(wù)質(zhì)量（QoS）要求，已經(jīng)成為極具吸引力的多用戶接入手段。
　　本文針對光OFDM技術(shù)在光纖通信相關(guān)領(lǐng)域，如多模局域網(wǎng)傳輸、單模光纖傳輸、接入網(wǎng)等幾個方面的應(yīng)用，分析和研究光OFDM技術(shù)光纖傳輸中所需解決的若干關(guān)鍵問題，為實際系統(tǒng)設(shè)計和實用化提供重要參考。本文主要創(chuàng)新工作概括如下：
　　1、提

3、出一種可變長保護(hù)間隔的自適應(yīng)調(diào)制光正交頻分復(fù)用（AMO-OFDM）多模光纖傳輸系統(tǒng)。通過差分群時延與不同調(diào)制格式下的信噪比門限確定循環(huán)前綴（CP）的上限和下限取值，采用可變長循環(huán)前綴的方式優(yōu)化系統(tǒng)頻譜利用率。
　　2、在單模直接探測光正交頻分復(fù)用（DDO-OFDM）系統(tǒng)中，研究了DDO-OFDM應(yīng)用于高速長距離傳輸?shù)娜舾申P(guān)鍵問題，提出一種采用梳狀導(dǎo)頻格式，等間隔的插入導(dǎo)頻子載波，通過線性插值的方法估計出非導(dǎo)頻子載波的信道響應(yīng)，時域

4、平均后實現(xiàn)信道估計的方法。搭建Hermitian結(jié)構(gòu)的DDO-OFDM系統(tǒng)實驗平臺，傳輸6Gb/s的信號，在背靠背和傳輸50km單模光纖下，驗證了線性插值與時域平均信道估計方法的可行性，與理想信道估計相比，幾乎沒有帶來系統(tǒng)性能損傷。僅采用線性插值時，所需接收光功率有2dB的提升。同時，通過搭建 RF-tone插入的DDO-OFDM系統(tǒng)，分別從仿真和實驗上驗證了所提信道估計方法的可行性。仿真中，20Gb/s信號在背靠背和400km傳輸下，

5、采用所提信道估計與理想信道估計相比，幾乎沒有OSNR損傷。僅采用線性插值方法，OSNR有近2dB的損傷。實驗中，RF-tone插入的DDO-OFDM系統(tǒng)，傳輸6Gb/s信號在背靠背和25km傳輸后，進(jìn)一步驗證了仿真中的結(jié)論。
　　3、針對多頻帶相干光正交頻分復(fù)用（CO-OFDM）系統(tǒng)在太比特傳輸中的應(yīng)用，仿真實現(xiàn)基于光頻梳的 CO-OFDM系統(tǒng)中，32×40Gb/s信號在光纖中傳輸1000km。由于基于光頻梳CO-OFDM系統(tǒng)中各

6、頻帶間的時間和激光器相位信息上的相關(guān)性，提出一種采用傅里葉變換（FFT）窗同步用于信道估計和共享導(dǎo)頻子載波估計出的激光器相位信息減少多頻帶 CO-OFDM系統(tǒng)開銷的方法。仿真結(jié)果表明，除去循環(huán)前綴，僅有不到1％的系統(tǒng)開銷用于1Tb/s多頻帶CO-OFDM系統(tǒng)時，仍可以實現(xiàn)1000km的傳輸。
　　4、針對光 OFDM技術(shù)也可以作為一種頻域復(fù)用技術(shù)，與波分復(fù)用技術(shù)（WDM）相比具有更高的頻譜利用率，提出一種基于光傅里葉變換/光傅里葉

7、逆變換（OFFT/OIFFT）的方法實現(xiàn)OOFDM信號中光子載波的光分插復(fù)用（OADM）功能的方法，可以用于基于光OFDM技術(shù)的光網(wǎng)絡(luò)中。通過搭建基于光OFDM技術(shù)的偏振復(fù)用-正交相移鍵控（PDM-QPSK）系統(tǒng)仿真平臺，驗證了該方法的可行性。仿真結(jié)果表明，OOFDM信號中光子載波相互正交且同步下，基于OFFT/OIFFT的方法可以實現(xiàn)OOFDM信號光子載波的上、下路和復(fù)用。
　　5、利用光OFDM技術(shù)在物理層上的優(yōu)越性，將OFD

8、M技術(shù)應(yīng)用于無源光網(wǎng)絡(luò)（PON），提出一種基于光正交頻帶復(fù)用和統(tǒng)一接收的上行 OFDM-PON傳輸方案，并從理論仿真和實驗上驗證了該方案的可行性。在10Gb/s上行傳輸系統(tǒng)中，對不同光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）的同步方法、時延容忍性、激光器線寬以及ONU間的功率起伏對系統(tǒng)傳輸性能的影響等進(jìn)行了研究和仿真分析。通過搭建實驗平臺驗證了基于光正交頻帶復(fù)用和統(tǒng)一接收的上行傳輸方案，得出兩個ONU可容忍的時延為2倍CP時間間隔的結(jié)論。進(jìn)一步地，每個ONU