光碼分多址（OCDMA）系統(tǒng)部分關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、光碼分多址(OCDMA)通信技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)前國(guó)際上在光通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。OCDMA技術(shù)要真正達(dá)到實(shí)用化還存在一些技術(shù)難題。對(duì)于OCDMA技術(shù)的研究，國(guó)外出現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢(shì)，國(guó)內(nèi)還處于起步階段。本論文試圖在前人工作的基礎(chǔ)上，對(duì)OCDMA通信系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行探討。 論文以O(shè)CDMA通信系統(tǒng)為背景，從四個(gè)方面對(duì)OCDMA通信系統(tǒng)中的部分關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探索性研究。第一是具有良好相關(guān)特性用戶(hù)地址碼的構(gòu)造

2、方法研究；第二是OCDMA通信系統(tǒng)中光學(xué)相關(guān)接收機(jī)判決閾值與用戶(hù)地址碼特性參數(shù)間的關(guān)系研究；第三是光纖傳輸特性、光器件損耗及光源啁啾效應(yīng)對(duì)OCDMA系統(tǒng)誤碼率(BER)性能影響的研究；第四是OCDMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及性能分析研究。 具體而言，論文主要有以下七個(gè)方面的工作和創(chuàng)新點(diǎn)： (1)引入準(zhǔn)最佳和嚴(yán)格最佳光正交碼的定義。從集合論的角度分析了滿(mǎn)足相關(guān)特性的準(zhǔn)最佳和嚴(yán)格最佳光正交碼的約束條件，在此基礎(chǔ)上，提出一種光正

3、交碼的直接構(gòu)造法。借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，得到一些不同碼長(zhǎng)、碼重的準(zhǔn)最佳和嚴(yán)格最佳光正交碼。 (2)理論研究了基于遞歸法構(gòu)造準(zhǔn)最佳和嚴(yán)格最佳光正交碼的約束條件，在此基礎(chǔ)上，以直接構(gòu)造法得到的光正交碼為初始條件，利用遞歸法構(gòu)造了一些具有相同相關(guān)特性的碼長(zhǎng)更長(zhǎng)、容量更大的準(zhǔn)最佳和嚴(yán)格最佳光正交碼。 (3)基于Wilson均勻分布差引理、初等數(shù)論及有限域的基本理論，提出一種嚴(yán)格最佳光正交碼(碼長(zhǎng)為素?cái)?shù))的有限域構(gòu)造法，對(duì)該構(gòu)造法的

4、基本設(shè)計(jì)思想進(jìn)行深入的理論分析，得到該構(gòu)造法計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的主要步驟及流程。在Matlab編譯環(huán)境下，使用Matlab程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)編寫(xiě)了有限域構(gòu)造法的設(shè)計(jì)軟件。通過(guò)具體實(shí)例，給出有限域構(gòu)造法設(shè)計(jì)嚴(yán)格最佳光正交碼的詳細(xì)過(guò)程。對(duì)碼的相關(guān)特性進(jìn)行了的仿真計(jì)算，結(jié)果表明：所得光正交碼滿(mǎn)足預(yù)先給定的相關(guān)性要求。 (4)利用一維時(shí)域擴(kuò)頻碼(光正交碼和二次同余碼)的特點(diǎn)，通過(guò)兩者的有效組合，提出一種二維跳頻擴(kuò)時(shí)碼的構(gòu)造方法，對(duì)該構(gòu)造法的基

5、本設(shè)計(jì)思想進(jìn)行了理論研究。結(jié)合具體實(shí)例，給出二維跳頻擴(kuò)時(shí)碼的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程，并對(duì)所得跳頻擴(kuò)時(shí)碼的容量及相關(guān)特性進(jìn)行了理論分析和仿真計(jì)算。 (5)結(jié)合不同相關(guān)特性的用戶(hù)地址碼，對(duì)OCDMA通信系統(tǒng)中光學(xué)相關(guān)接收機(jī)的判決閾值進(jìn)行了深入的研究，得到接收機(jī)最佳判決閾值與用戶(hù)地址碼基本特性參數(shù)間的關(guān)系。理論分析了接收機(jī)判決閾值的選取對(duì)OCDMA系統(tǒng)BER性能的影響。仿真計(jì)算表明：接收機(jī)判決閾值與用戶(hù)地址碼相關(guān)特性密切相關(guān)，只有合適地選擇判

6、決閾值，才能對(duì)OCDMA系統(tǒng)BER性能作出更準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。 (6)基于以星形耦合器為中心的非相干OCDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對(duì)光纖信道、光器件(光學(xué)編/解碼器、星形耦合器及光纖活動(dòng)連接器等)及光源啁啾效應(yīng)所引入的光信號(hào)損耗進(jìn)行了分析研究。理論研究了光纖傳輸特性(群速度色散與衰減)、光器件損耗及光源啁啾效應(yīng)對(duì)OCDMA系統(tǒng)BER性能的影響。采用目前成熟的色散補(bǔ)償光纖(DCF)在線(xiàn)補(bǔ)償技術(shù)，對(duì)OCDMA系統(tǒng)的色散補(bǔ)償方案進(jìn)行了探討。結(jié)合具體的系

7、統(tǒng)輸入?yún)?shù)，對(duì)系統(tǒng)BER性能進(jìn)行了仿真計(jì)算，結(jié)果表明：當(dāng)脈沖寬度達(dá)到皮秒量級(jí)以下時(shí)，OCDMA系統(tǒng)的性能受限于光纖信道的色散，必須采取一定的措施進(jìn)行色散補(bǔ)償。當(dāng)系統(tǒng)活動(dòng)用戶(hù)數(shù)較大時(shí)，光器件損耗也較大，在OCDMA系統(tǒng)功率預(yù)算設(shè)計(jì)時(shí)必須給予考慮。 (7)建立OCDMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。給出基于并行光纖延遲線(xiàn)結(jié)構(gòu)的OCDMA光學(xué)編/解碼器的設(shè)計(jì)及物理實(shí)現(xiàn)過(guò)程。進(jìn)行OCDMA通信技術(shù)原理性實(shí)驗(yàn)，得到用戶(hù)基帶信號(hào)時(shí)域直接