正交頻分復用新技術(shù)在光纖傳輸系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、光正交頻分復用(OOFDM)技術(shù)以其卓越的對色散及偏振模色散容忍能力、高效的頻譜效率(SE)等特點受到廣泛關(guān)注。OOFDM技術(shù)能夠與高階調(diào)制技術(shù)、波分復用(WDM)和偏振復用(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OOFDM在WDM-PON系統(tǒng)、強度調(diào)制/直接探測(IMDD)和相干光探測單模光纖傳輸系統(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

2、用,提出四種OOFDM中的新技術(shù),并分別對其在光纖傳輸系統(tǒng)中的應用進行了理論仿真,同時展開相關(guān)實驗對提出的理論進行驗證。主要創(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),通過理論分析和系統(tǒng)仿真,研究了PCF-OFDM對光纖傳輸中四波混頻(FWM)非線性效應的抑制問題;通過基于PCF-OFDM的IMDD光纖傳輸系統(tǒng)實驗對理論分析和系統(tǒng)仿真進行驗證,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非線性效應和因直接探測帶來的噪聲影響。
　　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)中實現(xiàn)子載波的正交調(diào)制,即WPT-OFDM。對IMDD WPT-OFDM和相干WPT-OFDM光纖傳輸系統(tǒng)方案進行系統(tǒng)仿真分析,結(jié)果表明將WPT-OFDM應用于光纖傳輸系統(tǒng)是可行的,可以作為OOFDM技術(shù)的可選方案;在對相干WPT-OFDM光纖系統(tǒng)的研究中

4、,對不同正交鏡像濾波器(QMF)組長度和不同小波族的WPT變換分別進行仿真分析,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IMDD WPT-OFDM光纖傳輸系統(tǒng)實驗對理論仿真結(jié)果進行驗證,結(jié)果證實了采用IMDD WPT-OFDM在光纖系統(tǒng)傳輸?shù)目尚行浴?br>　　3.針對高速光纖傳輸系統(tǒng)中接收端因電子瓶頸限制而無法進行高速信號接收的問題

5、,提出基于AO-OFDM技術(shù)的非對稱接收機/發(fā)射機系統(tǒng)結(jié)構(gòu),即在高速AO-OFDM光纖傳輸系統(tǒng)中,接收端采用多個通用商用相干接收機對AO-OFDM信號進行并行接收,以達到利用現(xiàn)有較低帶寬相干接收機進行高速AO-OFDM信號接收的目的。方案中,AO-OFDM信號通過光帶通濾波器(OBPF)被分成帶寬相等的幾部分信號,每部分信號采用通用相干接收機進行接收,OBPF帶寬與接收機可接收帶寬匹配,同時,利用多級級聯(lián)MZDIs實現(xiàn)全光FFT(OFF

6、T)變換,用于實現(xiàn)AO-OFDM信號的光域解復用。基于現(xiàn)有PDM-QPSK單載波系統(tǒng),提出并成功實現(xiàn)Tb/s光纖傳輸系統(tǒng)的長程傳輸,并對該系統(tǒng)在無色散補償光纖情況下,因光門采樣對信號造成的損傷問題進行了分析。
　　4.在現(xiàn)有基于FPGA的實時IMDD OFDM光纖傳輸系統(tǒng)實驗平臺上,提出并設計完成智能實驗平臺。通過該智能實驗平臺可以實現(xiàn)自動自適應比特分配和功率分配,以及傳輸性能的在線實時監(jiān)測。該實驗平臺不僅簡化了未來高級OOFDM

7、收發(fā)機的實驗設計,同時也為將來在該實驗平臺上添加更多智能化功能提供了方便。
　　5.提出并實驗驗證基于無溫控直接調(diào)制光注入鎖定垂直腔面發(fā)射激光器(OIL-VCSEL)的實時雙帶OOFDM收發(fā)機設計的光纖傳輸系統(tǒng),OIL-VCSEL的有效帶寬和頻譜響應可在光域(主激光器注入波長和光功率、偏振控制)和電域(VCSEL偏置電流)進行調(diào)節(jié)。利用采樣率低至4 GS/s的DAC/ADC實現(xiàn)自適應OOFDM信號在IMDD的OM2多模光纖中進行傳