【正文】 IDFT 運算的 20 / 48 實現(xiàn)，多采用快速離散傅里葉變換 (IFFT)來實現(xiàn)。因此，在 OFDM 調(diào)制的實現(xiàn)過程中，我們可以先對并行數(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?，具有很?qiáng)的信道容量可擴(kuò)展性，擴(kuò)容方便。 2)COOFDM 系統(tǒng)在傳輸過程中不需要色散補(bǔ)償，在接收端無需色散處理機(jī)制。因此，將相干探測與 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)。由于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，即色散使不同頻率成分的光波具有不同的傳播速度，而無線信道中的多徑效應(yīng)使 經(jīng)過不同路徑的信號成分到達(dá)接收端的時間不同，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。 上述三個性能指標(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)計時，必須適當(dāng)?shù)目紤]上述各種指標(biāo)，從而設(shè)計出滿足要求的光纖通信系統(tǒng) [5] 0OFDM 通信系統(tǒng)簡介 正交頻分復(fù)用 (OFDM)技術(shù)是隨著數(shù)字信號處理技術(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)信號分成多路低速數(shù)據(jù)信號，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。 漂移性能 :數(shù)字脈沖的特定時刻相對于其理想時間位置長時間的偏移。抖動會對傳輸質(zhì)量甚至整個系統(tǒng)的性能產(chǎn)生惡劣的影響，如使信號失真，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，信源所傳遞信號中的某些碼字發(fā)生了錯誤。 綜上所述，光纖通信系統(tǒng)有著傳統(tǒng)電信號通信系統(tǒng)所無法比擬的優(yōu)勢，但同時也存在一些缺點。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，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，可用于長距離傳輸。由于光波波長短、頻率高，因此光載波信號具有豐富的帶寬資源 (長波段約有 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轉(zhuǎn)換為電信號。 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，即通過光纖將發(fā)射端和接收端連接起來。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)碾娦盘枺缓笤偎腿牍舛藱C(jī)，將電信息信號轉(zhuǎn)換為光信息信號。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)主要對信息進(jìn)行一些電信號的處理和加工，光端機(jī)主要完成光載波信號的發(fā)送和接收。 基本原理 光纖通信系統(tǒng)簡介 (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，光信號為信息傳播載體的通信系統(tǒng)。 本章還對 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，使得讀者對 OOFDM 光纖通信系統(tǒng)有著較為深刻的認(rèn)識 。與此同時，還將對 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 OOFDM 光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展做一些簡單的介紹。 本文主要介紹了光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對應(yīng)用于該系統(tǒng)的 OFDM 調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了簡要的說明。 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，雖然還沒有體現(xiàn)出其巨大的優(yōu)勢，但該方向的研究一直是光纖通信領(lǐng)域的研究熱點之一。在這一研究領(lǐng)域，以 Bell Laboratories,AlcatelLucent, The University of Melbourne, KDDI Ramp。實驗采用了 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)的仿真驗證和實驗室實驗，相關(guān)方面的研究開始起步，如 Nortel Network Limited的 Jolley 在 2020 年 OFC 會議上發(fā)表的論文，進(jìn)行了 10Gb/s 的。 14 / 48 基于以上這些優(yōu)點， OOFDM 技術(shù)迅速發(fā)展起來。 (4)信道和相位估計比較容易。 (3)設(shè)計的靈活性。 (2)運算效率高。 OFDM 通信系統(tǒng)系統(tǒng)有如下優(yōu)點 : (1)頻譜效率高。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經(jīng)過不同路徑的反射與傳播到達(dá)接收端的時間不同，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。而當(dāng)光載波間隔比較小時，波長數(shù)值差別很小，用波長來衡量就非常不方便了，所以用頻率來衡量，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)字信號處理技術(shù)的成熟而逐漸發(fā)展起來的一種數(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，它的基本思想是將高速的數(shù)據(jù)信號分成多路低速并行數(shù)據(jù)信號，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，再通過直接檢測或者相干檢測接收光信號，并將不同波長的光信號分開，進(jìn)一步處理恢復(fù)出原始信號進(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)的實現(xiàn)成為現(xiàn)實。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。類似于電信號域的電子集成電路，把各種光器件如光源器件、光檢測器件、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，并作為長距離越洋傳輸?shù)囊环N實現(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)實現(xiàn)比較簡單，但這種系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量相對較差、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，光纖通信未來的發(fā)展趨勢可總結(jié)為以下幾個主要方面 : (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?。?1976 年的第一個 45Mbit/s 到現(xiàn)在實時傳輸速率為100Gbit/s 的高速光 纖通信系統(tǒng) 。 . 2 光纖通信的發(fā)展趨勢 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。 (4)綜合業(yè)務(wù)光纖接入 網(wǎng)，可實現(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)的計算機(jī)城域網(wǎng)和計算機(jī)局域網(wǎng)，包括光纖高速傳送鏈路 (本文所研究內(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 . 1 光纖通信的應(yīng)用 在光纖信道中，既可以傳輸模擬信號，也可以傳輸數(shù)字信號，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)能夠具有實時的流量控制工具，實施更加完善的保護(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)運行與維護(hù)的費用。 OTN 就是在傳送網(wǎng)中加入光層，并在光信號 域進(jìn)行交叉連接和分插復(fù)用以減小交換點處電信號的處理壓力，從而提高了整個 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)量級方向發(fā)展，相信在不久的將來這些高速光纖通信系統(tǒng)就會實用化。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 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。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，成為了光纖通信時代的到來的啟明星。通信作為人類生活中不可缺少的高科技部分，隨著社會的發(fā)展而口新月異。本文對提高 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數(shù)等，并對這些方案進(jìn)行了簡單的介紹。 S/S(吉符號每秒 )的數(shù)據(jù)吞吐量，運用該工 FFT 核實現(xiàn)的 OOFDM 光纖通信系統(tǒng)理論上可完成最大 。在 64 點IFFTFFT 運算實現(xiàn)時，基于 Quartus2 設(shè)計了 64 點 IFFT 核和 FFT 核模塊，并對模塊進(jìn)行了功能和時序仿真驗證。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)的實現(xiàn)方案。 對于一個通信系統(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 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 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（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、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，無需色散管理，抗色散能力強(qiáng)，這些優(yōu)點使得光正交頻分復(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。 ：任務(wù)書、開題報告、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。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，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)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 0 / 48 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 高速光纖通信系統(tǒng)中的 OFDM 調(diào)制解調(diào)技術(shù)的仿真與實現(xiàn) 1 / 48 畢業(yè)設(shè)計（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（論文），是我個