【正文】 IDFT 運(yùn)算的 20 / 48 實(shí)現(xiàn)，多采用快速離散傅里葉變換 (IFFT)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，在 OFDM 調(diào)制的實(shí)現(xiàn)過(guò)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。經(jīng)信道傳輸后，接收端對(duì)子載波解調(diào)后恢復(fù)出并行數(shù)據(jù)流 D 1 , DZ...DN，最后將這些并行數(shù)據(jù)流并串轉(zhuǎn)換得到所要傳遞的串行數(shù)據(jù)信息。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)。 3)COOFDM 系統(tǒng)與原來(lái)的 WDM 系統(tǒng)有很好的兼容性，可充分利用 WDM 系統(tǒng)在原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施方面的巨大投資，只需要在發(fā)射端和接收端進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑旒茨軌蚝芎玫耐瓿缮?jí)，具有很強(qiáng)的信道容量可擴(kuò)展性，擴(kuò)容方便。 2)COOFDM 系統(tǒng)在傳輸過(guò)程中不需要色散補(bǔ)償，在接收端無(wú)需色散處理機(jī)制。因此，將相干探測(cè)與 OFDM 技術(shù)相結(jié)合，即 COOFDM 技術(shù)，在下一代 1 00Gbps 傳輸系統(tǒng)的研究中備受青睞。 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(wú)線電通信中使用的外差接收技術(shù)，即相干光通信系統(tǒng)。由于光纖色散的影響和無(wú)線信道中多徑效應(yīng)的影響有類似的效果，即色散使不同頻率成分的光波具有不同的傳播速度，而無(wú)線信道中的多徑效應(yīng)使 經(jīng)過(guò)不同路徑的信號(hào)成分到達(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(lái)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。 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(lái) 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(wú)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(wú)線信道多徑衰落并提高系統(tǒng)頻譜利用率。 漂移性能 :數(shù)字脈沖的特定時(shí)刻相對(duì)于其理想時(shí)間位置長(zhǎng)時(shí)間的偏移。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。其中，誤碼性能中，平均誤碼率是最重要的參數(shù)，它直接反映了該通信系統(tǒng)的通信性能的好壞。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。 (3)光纖通信系統(tǒng)性能指標(biāo) 誤碼性能 :所謂誤碼，就是經(jīng)光接收機(jī)的接收與判決再生之后，信源所傳遞信號(hào)中的某些碼字發(fā)生了錯(cuò)誤。 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(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)。由于光纖中存在一些特殊的化學(xué)物質(zhì)，因此很容易受到水的腐蝕與干擾。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。我們知道光纖非常脆弱，因此其抗拉強(qiáng)度低，在實(shí)際應(yīng)用中很容易受到損壞。 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。 三、抗干擾能力強(qiáng)，保密性好。 二、損耗低、中繼距離長(zhǎng)，可用于長(zhǎng)距離傳輸。由于光波波長(zhǎng)短、頻率高，因此光載波信號(hào)具有豐富的帶寬資源 (長(zhǎng)波段約有 50THZ)。至此，光纖通信系統(tǒng)完成了信息的傳遞任務(wù)。其中光檢測(cè)器是光端機(jī)的核心，而其主要功能是將光纖信道中的承載有信息的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。 接收端也是由光端機(jī)和電端機(jī)組成。 光纖信道的傳輸介質(zhì)是光纖，即通過(guò)光纖將發(fā)射端和接收端連接起來(lái)。用戶信息首先通過(guò)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)。在發(fā)射端和接收端均包括電端機(jī)和光端機(jī)兩部分，電端機(jī)主要對(duì)信息進(jìn)行一些電信號(hào)的處理和加工，光端機(jī)主要完成光載波信號(hào)的發(fā)送和接收。 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)。 本章還對(duì) OOFDM 光纖通信系統(tǒng)的進(jìn)行了總結(jié)，并分析了 OOFDM 光纖通信系統(tǒng)的優(yōu)劣勢(shì)，使得讀者對(duì) OOFDM 光纖通信系統(tǒng)有著較為深刻的認(rèn)識(shí) 。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 。在下面的文章里，將要對(duì) OOFDM 光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展做一些簡(jiǎn)單的介紹。 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(shuō)明。 OOFDM 光纖通信系統(tǒng)作為新興的光纖通信系統(tǒng)的研究領(lǐng)域之一，雖然還沒(méi)有體現(xiàn)出其巨大的優(yōu)勢(shì)，但該方向的研究一直是光纖通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。在這一研究領(lǐng)域，以 Bell Laboratories,AlcatelLucent, The University of Melbourne, KDDI Ramp。實(shí)驗(yàn)采用了 DQPSK 調(diào)制，完成了傳輸速率為 10Gb/s 的多模光纖傳輸，傳輸距離為 1000米，誤碼率在 1x10一以下 [[3]。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。 14 / 48 基于以上這些優(yōu)點(diǎn)， OOFDM 技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。 (4)信道和相位估計(jì)比較容易。 (3)設(shè)計(jì)的靈活性。 (2)運(yùn)算效率高。 OFDM 通信系統(tǒng)系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn) : (1)頻譜效率高。通過(guò)理論研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)光纖色散的影響和無(wú)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(wú)線信道中的多徑效應(yīng)則是由于電磁波信號(hào)經(jīng)過(guò)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(lái)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。而當(dāng)光載波間隔比較小時(shí)，波長(zhǎng)數(shù)值差別很小，用波長(zhǎng)來(lái)衡量就非常不方便了，所以用頻率來(lái)衡量，習(xí)慣上稱為頻分復(fù)用 [2] 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(lái)的一種數(shù)字多載波調(diào)制技術(shù)，目前主要應(yīng)用在無(wú)線通信系統(tǒng)中，它的基本思想是將高速的數(shù)據(jù)信號(hào)分成多路低速并行數(shù)據(jù)信號(hào)，并且調(diào)制到 一組正交子載波上進(jìn)行并行傳輸，可以有效地抵抗無(wú)線信道多徑衰落并提高系統(tǒng)頻譜利用率。在接收端，再通過(guò)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。光正交頻分復(fù)用技術(shù)作為最近十年興起的光纖通信技術(shù)的新領(lǐng)域，有著很好的發(fā)展 13 / 48 前景。超過(guò)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)。全光網(wǎng) 絡(luò) (Alloptical works,AON)是指數(shù)據(jù)信息流在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸和交換全部在光信號(hào)域完成，這樣就可以克服電子器件的傳輸速率上的“瓶頸”，從而極大地提高光通信網(wǎng)的處理效率。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。由于光孤子通信顯示出的巨大潛力，目前己經(jīng)成為一種新型光纖通信，并作為長(zhǎng)距離越洋傳輸?shù)囊环N實(shí)現(xiàn)方案。 (3)光孤子通信。由于最先應(yīng)用的光纖通信系統(tǒng)主要采用強(qiáng)度調(diào)制一直接檢波的方式，雖然這種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，但這種系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量相對(duì)較差、帶寬利用率低。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)。 根據(jù)現(xiàn)階段光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀，光纖通信未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)可總結(jié)為以下幾個(gè)主要方面 : (1)光復(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?1976 年的第一個(gè) 45Mbit/s 到現(xiàn)在實(shí)時(shí)傳輸速率為100Gbit/s 的高速光 纖通信系統(tǒng) 。 . 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(wú)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。 (4)綜合業(yè)務(wù)光纖接入 網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)電話、視頻、數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)量的多媒體業(yè)務(wù)綜合接入核心網(wǎng)。 (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? 光纖通信的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì) . 1 光纖通信的應(yīng)用 在光纖信道中，既可以傳輸模擬信號(hào)，也可以傳輸數(shù)字信號(hào)，因此光纖通信系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，比如在通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，而目前 11 / 48 研究和開發(fā)的主要領(lǐng)域是廣域網(wǎng)傳輸和光纖接入網(wǎng)。以光傳送網(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。要求光網(wǎng)絡(luò)能夠具有實(shí)時(shí)的流量控制工具，實(shí)施更加完善的保護(hù)和恢復(fù)功能，以及更強(qiáng)的互操作性和擴(kuò)展性從而減少網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與維護(hù)的費(fèi)用。 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。光纖通信系統(tǒng) 的傳輸容量現(xiàn)在己朝著 Tbit/s 數(shù)量級(jí)方向發(fā)展，相信在不久的將來(lái)這些高速光纖通信系統(tǒng)就會(huì)實(shí)用化。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。 1993 年， 用化， 1995 年 1 OGbit/s 的光纖通信系統(tǒng)又研制成功 [1]。在隨后到來(lái) 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(lái)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。有了光纖制造技術(shù)和光電器件制造技術(shù)作為基礎(chǔ)，光纖通信系統(tǒng)順理成章的出現(xiàn)了，且隨著這兩項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展而迅猛發(fā)展。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。 在光纖制造領(lǐng)域，光纖的制造技術(shù)正以不可思議的速度發(fā)展著。 《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(lái)的啟明星。通信作為人類生活中不可缺少的高科技部分，隨著社會(huì)的發(fā)展而口新月異。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。 S/S(吉符號(hào)每秒 )的數(shù)據(jù)吞吐量，運(yùn)用該工 FFT 核實(shí)現(xiàn)的 OOFDM 光纖通信系統(tǒng)理論上可完成最大 。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。在這些理論分析的基礎(chǔ)上，給出了一套高速 OOFDM 光纖通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。 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。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 4 / 48 摘要 光正交頻分復(fù)用 (OOFDM)通信系統(tǒng)，其帶寬資源豐富，無(wú)需色散管理，抗色散能力強(qiáng)，這些優(yōu)點(diǎn)使得光正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)成為下一代高速率光纖傳輸?shù)膫溥x方案之一，并成為高速光纖通信系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 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。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 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。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 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(shuō)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)