通信工程毕业设计论文-基于co-ofdm单模光纤系统传输性能的仿真分析

通信工程毕业设计论文-基于co-ofdm单模光纤系统传输性能的仿真分析内容摘要：

............................................................................. 10 OFDM 系统参数的选择 .............................................................................................11 OFDM 系统的主要缺点 ............................................................................................ 12 COOFDM 的基本理论 ....................................................................................................... 13 系统原理框图 ............................................................................................................ 13 工作原理 ................................................................................................................... 14 本章小结 .............................................................................................................................. 15 第三章 COOFDM 单模光纤系统 ........................................................................ 16 单模光纤 .............................................................................................................................. 16 单模光纤的概述 ....................................................................................................... 16 单模光纤的特性参数 ............................................................................................... 16 单模光纤的波长 ....................................................................................................... 17 单模光纤的传输条件 ............................................................................................... 18 单模光纤色散 ........................................................................................................... 18 ∕ SCOOFDM 单模光纤系统 ................................................................................. 19 COOFDM 单模光纤系统的组成 ............................................................................. 19 单模光纤信道分析 ................................................................................................... 21 系统调制方式分析 ................................................................................................... 22 系统仿真结果与分析 ............................................................................................... 22 正交幅度调制 ...................................................................................................................... 23 QAM 简介 .................................................................................................................. 23 QAM 的产生 .............................................................................................................. 25 QAM 的特点 ............................................................................................................. 26 本章小结 .............................................................................................................................. 27 第四章 在 QAM 调制下的系统传输性能的分析 ................................................. 28 光纤色散对误码率的影响 .................................................................................................. 28 光信噪比与误码率的关系 .................................................................................................. 28 不同光信噪比下的可传输的最大距离 .............................................................................. 29 本章小结 .............................................................................................................................. 29 第五章 总结 .......................................................................................................... 30 参考文献 .................................................................................................................. 31 致 谢 .................................................................................................................. 32 天津理工大学中环信息学院 2020届本科毕业设计说明书 1 第一章 绪论 光纤通信系统的发展概况 随着信息的高速发展，人类社会进入了一个前所未有的信息量急剧增长的信息时代。 计算机、互联网、各种通信技术迅速兴起，给人类的物质和精神生活带来了翻天覆地的变化。 与之对应，人们对通信业务有了更高层次和更高质量的要求，这对通信业务的容量产生了巨大的冲击，同时对通信网传递信息的能力提出了更高的要求。 光纤通信技术以其巨大的宽带潜力和无与伦比的传输性能在通信领域，在长距离大容量通信中占据着不可替代的位置。 超大容量，超长距离和超快速度仍然是光通信技术发展的 主要方向。 而相干光正交频分复用（ COOFDM）正是其中一种典型调制技术。 在光纤通信的 1550nm 波长附近 200nm 范围内，对应的光纤带宽约为 25THz。 在 1310nm波长附近，也有约 25THz 可利用的带宽。 这表明光纤具有丰富的带宽资源，可提供的理论传输带宽达到 50THz。 为了充分利用光纤的带宽，同时为了提高通信系统的容量，人们一直致力于各种复用技术的研究。 光纤通信复用方式主要包括光波分复用（ WDM）、光时分复用（ TDM）和光码分复用（ OCDM）以及现在的起步较晚但备受关注的光正交频分复用（ OOFDM）。 COOFDM 技术国内外发展状况 近几年来，分别基于相干光（ CO）和非相干光（ IO）的 OFDM 技术，即 CO/IOOFDM技术陆续被独立提出，以便抑制光纤中的色散和利用偏振模色散（ PMD）。 单就抑制色散的效果来看，使用 CO 和 IO 模式是相似的，但是如果系统在接收端采用 COOFDM 的相干光检测，不仅可以在有效抑制色散和利用 PMD 的同时，还可获得更高的光电频谱利用率，并且维持更好的信噪比特性。 目前，已经有很多的学者对研究把 OFDM 应用到光通信上产生了浓厚的兴趣，即相干光正交频分复用 (COOFDM)，并且通过理论分析和实验证明取得重大进展，尤其是在大容量、远距离方面有很大的突破。 因为对光纤色散 (CD)和偏振模式色散 (PMD)有较好的容忍度，正交频分复用 (OFDM)已经在光学通信领域表现出了很大的潜力。 在最近一些研究中，高速 COOFDM 信号可以在无补偿标准单模光纤 (SSMF)中传输几百甚至上千公里。 在传输性能方面， 单模光纤的芯直径很小，接近光的传播波长，这就将光的传输限制为单模，消除了多模效应。 自 2020 年 5 月澳大利亚墨尔本大学的 Shieh等人首次提出了可采用相干光 OFDM 技术来补偿光纤信道色散的影 响，并成功完成传输速率为 10Gb/s 的光 OFDM 信号在 1000km 的标准单模光纤的传输。 天津理工大学中环信息学院 2020届本科毕业设计说明书 2 同年 8 月， 等在 Electronics Letters 发表论文指出，在相干光 OFDM 系统中可以减小单模光纤的偏振模色散（ PMD）影响；在该课题组后续的研究中表明，在 COOFDM系统中， PMD 有利于实现系统的色散补偿。 2020 年，该课题组又成功报道了利用 PMD 技术在 1000km 的 SSMF 中实现了传输。 不久， . Jansen 等人比较系统的讨论了长距离传输的 COOFDM 系统。 在此文章中提出了一种新颖的相位噪声补偿方法，即 RF 辅助相位噪声补偿法。 在此补偿方案下，在没有色散补偿时，。 在此之后，很多与 COOFDM 的相关的理论研究和实验陆续发表， COOFDM 得到了飞速的发展。 2020 年 4 月， 等人在 optics express 发表论文，实现了 SSMF 上传输 1000km 以上，并且系统使用了 22 MIMOOFDM 模型进行传输，提高了频谱利用率，其频谱利用率为。 2020 年 2 月， 等人发表了采用 PDM 极化分集复用与 COOFDM 相结合，其电谱效率为 2b/s/Hz。 国内的 COOFDM 技术起步较晚，但是发展较为迅速，电子科技大学，浙江大学，武汉邮电等单位也在对 COOFDM 系统进行仿真和光路实验研究。 COOFDM 系统的特点与优势 COOFDM 结合了光纤通信中的相干光检测和 OFDM 技术的特点。 相干光 检测和OFDM 之间的协同作用是双重的，扬长避短。 在射频到光域的上转换和光域到射频的下转换中，相干系统带来了 OFDM 所需的线性， OFDM 技术使线性系统计算效率高、信道简单并可进行相位估值。 对下一代 100Gb/s 的传输系统而言， COOFDM 被认为是比较好的调制方式。 相干光检测 相干光检测方式就是在接收端，采用光相干外差检测或零差检测，其工作原理如图 所示。 首先， 在发送端 ，发送信号 采用外调制方式调制到光载波上进行传输 ，在 接收端，接收信号 与一本振光信号进行相干耦合。 然后由平衡接收机进行外差 检测 ，根据本振光频率与信号频。