【正文】 結(jié)果都是存儲(chǔ)在有限的存儲(chǔ)單元中。接收端雖然與發(fā)射端功能相反，但卻更為復(fù)雜。 物理信道是信號(hào)傳輸?shù)耐?，本設(shè)計(jì)中，物理信道即光纖信道。發(fā)送設(shè)備首先對(duì)信源的高速比特流進(jìn)行16QAM 調(diào)制 。 COOFDM 通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵因素的建模與仿真 3. 2. 1 高速 COOFDM 通信系統(tǒng)的基本模型設(shè)計(jì) 通信系統(tǒng)一般由發(fā)射 端、接收端以及其間的物理信道組成，高速 COOFDM通信系統(tǒng)也不例外。 定時(shí)同步模塊 :利用定時(shí)同步算法進(jìn)行 OFDM 符號(hào)同步，并進(jìn)行頻偏補(bǔ)償、相位估計(jì)和信道估計(jì)等運(yùn)算，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。在這一模塊，將完成電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)變，并把信息加載到光載波信號(hào)中。然后將 QAM符 C7進(jìn)行 64點(diǎn) IFFT 變換生成 的 OFDM 符號(hào) 。 考慮到現(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)室中的 OOFDM 光纖通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可能性以及系統(tǒng)的性能，本文采用了數(shù)字信號(hào)處理的電信號(hào)域?qū)崿F(xiàn)的相干光檢測(cè)光正交頻分復(fù)用系統(tǒng) (COOFDM)設(shè)計(jì)方案。 按照 OOFDM 的實(shí)現(xiàn)方式，主流研究方向也分為兩大類 :數(shù)字信號(hào)處理部分的電路實(shí)現(xiàn)和光路實(shí)現(xiàn)兩種方式。 高速 COOFDM 通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 0OFDM 通信系統(tǒng)分類 OOFDM 光纖通信系統(tǒng)應(yīng) 用了 OFDM 調(diào)制解調(diào)技術(shù)，與無線通信領(lǐng)域的OFDM 系統(tǒng)有很多相同的功能部分。 在本章，給出了傳輸速率為 20Gb/S 的 COOFDM 通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，在此基礎(chǔ)上，借助于 MATLAB 軟件對(duì)高速 COOFDM 光纖通信系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真評(píng)估。本章亦是全文的理論基礎(chǔ)，通過本章，可以使讀者對(duì)本文的理論指導(dǎo)有一個(gè)簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)章節(jié)做鋪墊。 OOFDM 光纖通信系統(tǒng)的作為光纖通信系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)領(lǐng)域之一，正在以快速而有序的腳步邁向產(chǎn)品的實(shí)用化。由上面的分析可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器作為OOFDM 的關(guān)鍵部分，當(dāng)其速度滿足不了 OOFDM 的發(fā)展需求時(shí)，必將成為制約OOFDM 發(fā)展的瓶頸。而現(xiàn)在的 D/A, A/D 轉(zhuǎn)換器的速率可能是制約高速 COOFDM 最主要的因素。以 10Gbit/s 的 OOFDM 通信系統(tǒng)為例，首先采用多路復(fù) 用器 25 / 48 將信 C7 分成 64 路，則每路為 ，然后進(jìn)行 16QAM 調(diào)制，每路為信號(hào)變?yōu)? MSignal/s。如果想要實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)字信號(hào)處理 ，只能采用并行流水線處理方式，相當(dāng)于要把整個(gè) IFFT 或 FFT 在單塊 FPGA 芯片里實(shí)現(xiàn)。 在電信號(hào)處理部分，由于受到電子遷移速率的影響，電信號(hào)處理元器件不可能達(dá)到光信號(hào)級(jí)別的處理速率。 現(xiàn)階段 COOFDM 的實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)并不是很多，主要局限于一些電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理芯片的 處理能力有限以及在電信號(hào)端實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換(D/A,A/D)時(shí)的轉(zhuǎn)換器的速率。但該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)采用了多片 FPGA 進(jìn)行信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)的傳輸性能一般，誤碼率在 時(shí)，光信噪比為 [24]。在實(shí)驗(yàn)中，他們對(duì)整個(gè)通信系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，使傳輸誤碼率在以下 。 2020 年的OFC 會(huì)議上， Qi Yang 等人發(fā)表了了一篇關(guān)于 的論文。最近這兩年，該團(tuán)隊(duì)以傳輸速率為 ，對(duì)高速光纖通信系統(tǒng)中的同步、頻譜利用率及傳輸性能優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)研究，并發(fā)表了若干篇論文 [i9zi]。 以 R. P. Giddings, X. Q. Jin 等人為代表的 Bangor University 進(jìn)行的相關(guān)實(shí)驗(yàn)最多，傳輸速度在 w ，且對(duì)發(fā)送端和接收端都進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，完成了Transceiver(發(fā)送接收機(jī) )的實(shí)現(xiàn)。但局限于實(shí)驗(yàn)室儀器及元器件的條件限制，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)并不是很多，從 2020 年開始，一些國(guó)外的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)才開始進(jìn)行相關(guān)的實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)。但我們更應(yīng)該清醒的認(rèn)識(shí)到，實(shí)驗(yàn)室是在理想的狀態(tài)下進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并沒有去考慮在實(shí)現(xiàn)的過程中的一些瓶頸因素，如電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)，以及數(shù)字信號(hào)處理完成后的數(shù)模 轉(zhuǎn)換 (D/A 轉(zhuǎn)換 )問題。在 2020 年的 OFC 會(huì)議上， Roman Dischler 等人完成了 Tb/s 的PDMOFDMFDM 光纖通信系統(tǒng)的傳輸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中采用了多輸出多輸入方案并結(jié)合偏振復(fù)用技術(shù)，因此很大地提高了傳輸速率 。 墨爾本大學(xué)的 William Shieh等人在 2020年的 OFC會(huì)議上發(fā)表了 相關(guān)論文，實(shí)現(xiàn)了 110Gb/s 的 COOFDM 系統(tǒng)，并進(jìn)行了 600 千米的單模光纖多輸出多輸入傳輸實(shí)驗(yàn) [8]。下面將對(duì)仿真驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)方向分別進(jìn)行討論。然后進(jìn)行對(duì) OFDM 電信號(hào)進(jìn)行處理，再經(jīng)過電光調(diào)制，將電 OFDM 信號(hào)加載到光波上，利用光纖通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可以很容易地通過光纖實(shí)現(xiàn)低成本、長(zhǎng)距離傳輸。 如原理框圖所示，在 OFDM 系統(tǒng)的發(fā)射端，利用成熟的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)高速碼流進(jìn)行處理，得到電 OFDM 信號(hào)。根據(jù)通信系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)可知，符號(hào)周期的長(zhǎng)短影響載波間距以及編碼調(diào)制的延遲時(shí)間。因此，在 OFDM 調(diào)制的實(shí)現(xiàn)過程中，我們可以先對(duì)并行數(shù)據(jù)流進(jìn)行IDFT 變換，然后再將變換后的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，這些串行數(shù)據(jù)便是OFDM 系統(tǒng)基本模型框圖中的 S(t)的采樣數(shù)值。它將高速率的數(shù)據(jù)流經(jīng)串并轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為很多路低速并行的數(shù)據(jù)流，然后將這些并行數(shù)據(jù)流加載到對(duì)應(yīng)的載波上進(jìn)行調(diào)制，并把這些載波疊加到一起組成傳送信號(hào)送到信道中進(jìn)行 傳輸，因此，這種系統(tǒng)也稱為多載波傳輸系統(tǒng)。 2)COOFDM 系統(tǒng)在傳輸過程中不需要色散補(bǔ)償，在接收端無需色散處理機(jī)制。 為了在光纖通信系統(tǒng)中進(jìn)一步延長(zhǎng)通信距離，提高通信傳輸質(zhì)量，可以利用無線電通信中使用的外差接收技術(shù)，即相干光通信系統(tǒng)。 上述三個(gè)性能指標(biāo)是衡量現(xiàn)在光纖通信系統(tǒng)的性能優(yōu)劣的一些主要指標(biāo)，在進(jìn)行光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，必須適當(dāng)?shù)目紤]上述各種指標(biāo)，從而設(shè)計(jì)出滿足要求的光纖通信系統(tǒng) [5] 0OFDM 通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 正交頻分復(fù)用 (OFDM)技術(shù)是隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的成熟而逐漸發(fā)展起來 18 / 48 的一種數(shù)字多載波調(diào)制技術(shù)，目前主要應(yīng)用在無線通信系統(tǒng)中，它將高速的數(shù)據(jù)信號(hào)分成多路低速數(shù)據(jù)信號(hào)，并調(diào)制的一組正交子載波上進(jìn)行并行傳輸，可以有效地抵抗無線信道多徑衰落并提高系統(tǒng)頻譜利用率。抖動(dòng)會(huì)對(duì)傳輸質(zhì)量甚至整個(gè)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生惡劣的影響，如使信號(hào)失真，使系統(tǒng)的誤碼率上升等。為了更為準(zhǔn)確的反應(yīng)光纖通信系統(tǒng)的誤碼性能，在平均誤碼率之外定義了三種反應(yīng)短期度量誤碼的參數(shù) :劣化分、誤碼秒和嚴(yán)重誤碼秒。 綜上所述，光纖通信系統(tǒng)有著傳統(tǒng)電信號(hào)通信系統(tǒng)所無法比擬的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)。在兩根光纖接口的連接時(shí)，需要專門的工具，而這些工具非常昂貴。 四、體積小、重量輕，原材料資源豐富，可節(jié)省有色金屬的消耗。 二、損耗低、中繼距離長(zhǎng)，可用于長(zhǎng)距離傳輸。至此，光纖通信系統(tǒng)完成了信息的傳遞任務(wù)。 接收端也是由光端機(jī)和電端機(jī)組成。用戶信息首先通過電端機(jī)的處理，變?yōu)檫m合在光纖通信系統(tǒng)中傳輸?shù)碾娦盘?hào)，然后再送入光端機(jī)，將電信息信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信息信號(hào)。 基本原理 光纖通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 (1)光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 光纖通信系統(tǒng)是以光纖為傳輸媒介，光信號(hào)為信息傳播載體的通信系統(tǒng)。與此同時(shí)，還將對(duì) OFDM 調(diào)制技術(shù)的基本原理進(jìn)行詳細(xì)的介紹，以便于后續(xù)章節(jié)的展開 。 本文主要介紹了光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)應(yīng)用于該系統(tǒng)的 OFDM 調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說明。在這一研究領(lǐng)域，以 Bell Laboratories,AlcatelLucent, The University of Melbourne, KDDI Ramp。2020 年起， OOFDM 光纖通信系統(tǒng)開始進(jìn)行相關(guān)的仿真驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，相關(guān)方面的研究開始起步，如 Nortel Network Limited的 Jolley 在 2020 年 OFC 會(huì)議上發(fā)表的論文，進(jìn)行了 10Gb/s 的。 (4)信道和相位估計(jì)比較容易。 (2)運(yùn)算效率高。通過理論研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)光纖色散的影響和無線信道中多徑效應(yīng)的影響有類似的效果，即頻率成分的光波由于色散作用的影響而具有不同的傳播速度，而無線信道中的多徑效應(yīng)則是由于電磁波信號(hào)經(jīng)過不同路徑的反射與傳播到達(dá)接收端的時(shí)間不同，因此， OFDM 調(diào)制技術(shù) 同樣可以用來克服光纖的色度色散和偏振模色散以及多模光纖的模間色散的影響。在接收端，再通過直接檢測(cè)或者相干檢測(cè)接收光信號(hào)，并將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分開，進(jìn)一步處理恢復(fù)出原始信號(hào)進(jìn)行處理。超過10 Gb/s 光纖通信系統(tǒng)采用普通的 調(diào)制方式己經(jīng)很難實(shí)現(xiàn)，因此一些光復(fù)用技術(shù)的產(chǎn)生使的高速光纖通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為現(xiàn)實(shí)。類似于電信號(hào)域的電子集成電路，把各種光器件如光源器件、光檢測(cè)器件、光濾波器件、光柵等集成到一塊光器件之上，構(gòu)成一種可以完成多種功能的光器件。 (3)光孤子通信。光偏振模復(fù)用技術(shù)是最近這幾年興起，有效提高通信系統(tǒng)傳輸速率的又一復(fù)用技術(shù)。 雖然光纖通信己經(jīng)取得了很大的成就，但光纖通信還有著更大的發(fā)展?jié)摿Α? . 2 光纖通信的發(fā)展趨勢(shì) 光纖通信從上世紀(jì) 70 年代起步發(fā)展至今，己經(jīng)經(jīng)歷了四十多年的高速發(fā)展，現(xiàn)在無論是光纖制造技術(shù)還是光電器件制造技術(shù)都取得非常巨大的成就。 (2)構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)城域網(wǎng)和計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，包括光纖高速傳送鏈路 (本文所研究?jī)?nèi)容 )、光纖以太網(wǎng)傳輸?shù)取Ｒ怨鈧魉途W(wǎng)為基礎(chǔ)的高度智能化自動(dòng)光交換網(wǎng)絡(luò) (ASON)成為光網(wǎng)絡(luò)的主要研究方向。 OTN 就是在傳送網(wǎng)中加入光層，并在光信號(hào) 域進(jìn)行交叉連接和分插復(fù)用以減小交換點(diǎn)處電信號(hào)的處理壓力，從而提高了整個(gè) 網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量和數(shù)據(jù)處理能力，因此，光傳送網(wǎng)成為下一代網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的備選方 案之一。目前最常使用的復(fù)用技術(shù)是光波分復(fù)用技術(shù) (WDM)，且這一復(fù)用技術(shù)的光纖通信系統(tǒng)己經(jīng)實(shí)用化。在隨后到來 80 年代里，光波分復(fù)用系統(tǒng)、相干光通信系統(tǒng)、光纖放大器等技術(shù)越來越受到科研工作者的重視，并投入了大量的人力物力進(jìn)行研究。光纖技術(shù)在 1970 年至 1980 年的十年時(shí)間里，光纖損耗幾乎是以每年一半的速度遞減。 《用于光頻的光纖表面波導(dǎo)》，英籍華裔科學(xué)家高餛博士于 1966 年發(fā)表在PIEE 雜志上的一篇論文，成為了光纖通信時(shí)代的到來的啟明星。本文對(duì)提高 OOFDM 光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量提出了一些可行的方案，如采用光波分復(fù)用技術(shù)、光偏振復(fù)用技術(shù)和增加子載波傳輸個(gè)數(shù)等，并對(duì)這些方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。在 64 點(diǎn)IFFTFFT 運(yùn)算實(shí)現(xiàn)時(shí)，基于 Quartus2 設(shè)計(jì)了 64 點(diǎn) IFFT 核和 FFT 核模塊，并對(duì)模塊進(jìn)行了功能和時(shí)序仿真驗(yàn)證。 對(duì)于一個(gè)通信系統(tǒng)的研究，首先要進(jìn)行建模和仿真，從理論層面上分析該系統(tǒng)的大致性能和現(xiàn)實(shí)可行性。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日 期： 2 / 48 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 0 / 48 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 高速光纖通信系統(tǒng)中的 OFDM 調(diào)制解調(diào)技術(shù)的仿真與實(shí)現(xiàn) 1 / 48 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 3 / 48 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文