1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 論 文</p><p>　　高速光纖通信系統(tǒng)中的OFDM調制解調技術的仿真與實現(xiàn)</p><p><b>　　偏執(zhí)520</b></p><p>　　班 級： 機電1201班</p><p>　　專 業(yè) 名 稱： 機電一體化</p>&l

2、t;p>　　學 號： 20120506008</p><p>　　論文提交日期：2015年 6月10 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　光正交頻分復用(O-OFDM)通信系統(tǒng)，其帶寬資源豐富，無需色散管理，抗色散能力強，這些優(yōu)點使得光正交頻分復用通信系統(tǒng)成為下一代高速率光纖傳輸?shù)膫溥x方案

3、之一，并成為高速光纖通信系統(tǒng)領域的研究熱點。</p><p>　　本文對高速O-OFDM通信系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進行了總結，并對高速O-OFDM通信系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)進行了探討和研究。</p><p>　　對于一個通信系統(tǒng)的研究，首先要進行建模和仿真，從理論層面上分析該系統(tǒng)的大致性能和現(xiàn)實可行性。論文在給出了高速0-OFDM通信系統(tǒng)的設計方案的基礎上，基于MATLAB建立了O-OFDM光纖通信系統(tǒng)

4、的簡單模型，并分析了實現(xiàn)過程中的有限字長效應、定時同步、偏振模色散等因素對O-OFDM光纖通信系統(tǒng)的性能影響;在這些理論分析的基礎上，給出了一套高速O-OFDM光纖通信系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。</p><p>　　在O-OFDM系統(tǒng)的電信號處理部分，OFDM調制解調的實現(xiàn)是關鍵部分，而OFDM調制解調就是輸入數(shù)據(jù)信號的快速傅里葉(逆)變換(IFFT-FFT)運算。在64點IFFT-FFT運算實現(xiàn)時，基于Quartus2設

5、計了64點IFFT核和FFT核模塊，并對模塊進行了功能和時序仿真驗證。該OFDM調制解調模塊運算效率很高，可達到最大11.7G·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O-OFDM光纖通信系統(tǒng)理論上可完成最大46.8Gbit/S的傳輸容量。</p><p>　　由于人們對通信系統(tǒng)的傳輸容量的需求越來越大，研究者正努力提高O-OFDM光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率。本文對提高O-OFDM光纖通信系

6、統(tǒng)的傳輸容量提出了一些可行的方案，如采用光波分復用技術、光偏振復用技術和增加子載波傳輸個數(shù)等，并對這些方案進行了簡單的介紹。</p><p>　　關鍵詞:高速光纖通信，光正交頻分復用，快速傅里葉(逆)變換</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章緒論..................................

7、.................................................................................3</p><p>　　1. 1光纖通信的發(fā)展歷史....................................................................................3</p><p

8、>　　1. 2光纖通信的應用與發(fā)展趨勢........................................................................7</p><p>　　1. 2. 1光纖通信的應用.......................... .....................................................7</p&

9、gt;<p>　　1.2.2光纖通信的發(fā)展趨勢..........................................................................8</p><p>　　1.3 0-OFDM通信系統(tǒng)發(fā)展簡述.......................................................................9&

10、lt;/p><p>　　第二章0-OFDM通信系統(tǒng)原理簡介.........................................................................12</p><p>　　2. 1基本原理...........................................................................

11、...........................12</p><p>　　2.1.1光纖通信系統(tǒng)簡介............................................................................12</p><p>　　2.1.2 0-OFDM通信系統(tǒng)簡介...................................

12、...............................14</p><p>　　2. 1. 3正交頻分復用(OFDM)的基本原理.................................................15</p><p>　　2.2 0-OFDM通信系統(tǒng)研究現(xiàn)狀...............................................

13、......................18</p><p>　　2. 2. 1 0-OFDM通信系統(tǒng)實驗室仿真實驗現(xiàn)狀....................................18</p><p>　　2.2.2 0-OFDM通信系統(tǒng)的實驗室實現(xiàn)現(xiàn)狀..........................................19</p><

14、;p>　　2.2.3 0-OFDM通信系統(tǒng)的實現(xiàn)的制約因素分析..................................21</p><p>　　2. 3本章小結......................................................................................................23</p>&l

15、t;p>　　第三章高速CO-OFDM通信系統(tǒng)設計與仿真分析.................... .............................24</p><p>　　3. 1高速CO-OFDM通信系統(tǒng)的設計方案.......................................................24</p><p>　　3. 1. 1 0-

16、OFDM通信系統(tǒng)分類................................................................24</p><p>　　3.1.2 20Gb/s高速CO-OFDM通信系統(tǒng)設計方案..................................25</p><p>　　3.2 CO-OFDM通信系統(tǒng)實現(xiàn)關鍵因素的建模與仿真....

17、...............................27</p><p>　　3. 2. 1高速CO-OFDM通信系統(tǒng)的基本模型設計....................................27</p><p>　　3.2.2 CO-OFDM通信系有限字長效應的仿真...........................................27</p

18、><p>　　3.2. 3 CO-OFDM通信系統(tǒng)定時同步仿真..................................................29</p><p>　　3. 2. 4 CO-OFDM系統(tǒng)有限字長效應和定時同步的聯(lián)合仿真..................32</p><p>　　3.2.5 CO-OFDM通信系統(tǒng)的偏振模色散效應的研究

19、................................33</p><p>　　3. 2. 5. 1偏振模色散效應建模原理......................................................33</p><p>　　3. 2. 5. 2偏振模色散干擾下的系統(tǒng)頻率響應仿真...............................34<

20、;/p><p>　　3. 2. 5. 3偏振模色散效應的補償..........................................................36</p><p>　　3. 4本章小結.........................................................................................

21、.............39</p><p>　　論文總結.....................................................................................................................40</p><p>　　參考文獻................................

22、.....................................................................................42</p><p><b>　　圖目錄</b></p><p>　　圖2-1通信系統(tǒng)的基本結構圖...................................................

23、............................12</p><p>　　圖2-2 OFDM系統(tǒng)基本模型框圖........................................................................16</p><p>　　圖2-3基于快速傅里葉變換(工FFT)的OFDM系統(tǒng)框圖........................

24、............ 17</p><p>　　圖3-1 CO-OFDM光纖通信實驗系統(tǒng)的基本組成框圖......................................25</p><p>　　圖3-2 6bit, 8bit量化誤碼率曲線比較.................................................................2

25、9</p><p>　　圖3-3基于CP的OFDM塊定時同步算法示意圖................................................30</p><p>　　圖3-4基于MATLAB的誤幀率仿真曲線...............................................................31</p><

26、;p>　　圖3-5 CO-OFDM光纖通信系統(tǒng)有限字長效應和定時同步的聯(lián)合仿真………..33</p><p>　　圖3-6偏振模色散效應示意圖...............................................................................34</p><p>　　圖3-7 OFDM符號采樣示意圖............

27、.................................................................34</p><p>　　圖3-8偏振模色散效應下的系統(tǒng)相位誤差曲線...................................................35</p><p>　　圖3-9偏振模色散效應下的系統(tǒng)幅度響應曲線............

28、.......................................36</p><p>　　圖3-10(高斯白噪聲+PMD)相位補償后的誤碼率曲線..........................................37</p><p>　　圖3-11不同調制方式的誤碼率曲線.............................................

29、.........................38</p><p><b>　　表目錄</b></p><p><b>　　表目錄</b></p><p>　　表3-1 6bit, 8bit量化的高速CO-OFDM光纖通信系統(tǒng)仿真參數(shù)設置….............28</p><p>　　表

30、3-2基于CP的OFDM塊定時同步仿真參數(shù)設置..............................................31</p><p>　　表3-3 CO-OFDM通信系統(tǒng)有限字長效應和定時同步聯(lián)合仿真參數(shù)設置表....32</p><p>　　表3-4偏振模色散效應下的系統(tǒng)相位誤差曲線仿真參數(shù)設置表.........................35</

31、p><p>　　表3-5偏振模色散效應下的系統(tǒng)幅度響應曲線仿真參數(shù)設置表.........................36</p><p>　　表3-6(高斯白噪聲+PMD)相位補償后的誤碼率曲線仿真參數(shù)設置表..................37</p><p>　　表3-7(高斯白噪聲+PMD)子載波采用不同的調制方式仿真參數(shù)設置表..............

32、38</p><p><b>　　第一章緒論</b></p><p>　　1.1光纖通信的發(fā)展歷史</p><p>　　時代進步了，科技發(fā)展了，人們對物質和精神文化生活的要求越來越高。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。作為通信的一個研究領域，光纖通信由于其大容量、長傳輸距離的優(yōu)勢，受到了越來越多的科學家和研究者的

33、關注。</p><p>　　《用于光頻的光纖表面波導》，英籍華裔科學家高餛博士于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。正是基于這篇論文的理論指導，1970年，美國康寧玻璃公司利用改進型的化學汽沉淀法(MCVD法)制造出了世界上第一根超低損耗光纖，成為了光纖通信領域的爆炸性發(fā)展的導火索，而這一光纖技術的突破也鋪平了光纖通信的發(fā)展道路。</p><p>　

34、　在光纖制造領域，光纖的制造技術正以不可思議的速度發(fā)展著。光纖損耗從</p><p>　　1970年的20dB/km,1972年的4 dB/km,1974年的1.1 dB/km,1976年的0.5 dB/km,</p><p>　　1979年的0.2dB/km，一直到到1990年的0.14 dB/km。光纖技術在1970年至1980</p><p>　　年的十年時間

35、里，光纖損耗幾乎是以每年一半的速度遞減。</p><p>　　在光纖技術突飛猛進發(fā)展的同時，應用于光纖通信系統(tǒng)的光電器件也取得了很快的發(fā)展。有了光纖制造技術和光電器件制造技術作為基礎，光纖通信系統(tǒng)順理成章的出現(xiàn)了，且隨著這兩項技術的發(fā)展而迅猛發(fā)展。</p><p>　　1976年，美國在亞特蘭大開通了世界上第一個實用化、傳輸碼率達到45Mbit/s,傳輸距離為1 Okm的光纖通信系統(tǒng)。在隨

36、后到來80年代里，光波分復用系統(tǒng)、相干光通信系統(tǒng)、光纖放大器等技術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行研究。80年代末，摻餌光纖放大器的研制成功，使得光纖通信技術取得了更快的發(fā)展。1993年，2.SGbit/s的光纖通信系統(tǒng)己經(jīng)實用化，1995年1 OGbit/s的光纖通信系統(tǒng)又研制成功[1]。</p><p>　　由于受到電子遷移率等瓶頸因素的限制，傳輸速率40Gbit/s以上的單信道光纖通信

37、系統(tǒng)很難實現(xiàn)，因此研究者開始將目光轉向復用技術。目前最常使用的復用技術是光波分復用技術(WDM)，且這一復用技術的光纖通信系統(tǒng)己經(jīng)實用化。</p><p>　　2001年的OFC會議上，報道了實驗室中單根光纖傳輸容量為10Tbit/s光纖傳輸實驗。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。</p><p>　　20世紀90年

38、代中后期，WDM全光通信網(wǎng)成為引人注目的研究熱點，并由</p><p>　　ITU-T規(guī)范命名為光傳送網(wǎng)(OTN ) 。OTN就是在傳送網(wǎng)中加入光層，并在光信號</p><p>　　域進行交叉連接和分插復用以減小交換點處電信號的處理壓力，從而提高了整個</p><p>　　網(wǎng)絡的傳輸容量和數(shù)據(jù)處理能力，因此，光傳送網(wǎng)成為下一代網(wǎng)絡升級的備選方</p>

39、<p><b>　　案之一。</b></p><p>　　在當代社會，IP業(yè)務突飛猛進的增長，由于IP業(yè)務的突發(fā)性、自相似性和不對稱性等特點，對于光網(wǎng)絡的要求不斷提高，當代光網(wǎng)絡必須能夠動態(tài)地按需求分配帶寬從而使資源得到最優(yōu)化利用;要求光網(wǎng)絡能夠具有實時的流量控制工具，實施更加完善的保護和恢復功能，以及更強的互操作性和擴展性從而減少網(wǎng)絡運行與維護的費用。綜上所述，高速的社會發(fā)展需求

40、更加智能的光網(wǎng)絡，光網(wǎng)絡的智能化研究也己成為光通信領域的另一個研究熱點;以光傳送網(wǎng)為基礎的高度智能化自動光交換網(wǎng)絡(ASON)成為光網(wǎng)絡的主要研究方向。</p><p>　　在人們對通信技術的需求的推動下，光纖通信系統(tǒng)繼續(xù)向大容量、長距離傳輸?shù)姆较虬l(fā)展，支持大容量、長距離傳輸?shù)母鞣N技術(如低噪聲技術、非線性光學效應的抑制、群速度色散和偏振模色散的補償、新型調制技術和糾錯碼等)成為新的研究熱點。</p>

41、<p>　　1.2光纖通信的應用與發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2. 1光纖通信的應用</p><p>　　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)有著廣泛的應用領域，比如在通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等領域，而目前研究和開發(fā)的主要領域是廣域網(wǎng)傳輸和光纖接入網(wǎng)。</p><p>　　光纖通信的主要應用如下:</p&

42、gt;<p>　　(1)廣域通信網(wǎng)，如全球通網(wǎng)絡(歐亞大陸的洲際光纜干線和橫跨大西洋、太平洋的海底光纜等)、國家公共干線網(wǎng)(在我國，干線系統(tǒng)中有比較著名的京漢、蕪湖至九江、滬寧漢干線、廣南沿海工程等，至2002年3月，我國“八橫八縱”格狀國家光通信骨干網(wǎng)也己經(jīng)基本建成)、專用通信網(wǎng)(包括鐵路、電力、國防等部門的專用通信網(wǎng))等領域。</p><p>　　(2)構成互聯(lián)網(wǎng)的計算機城域網(wǎng)和計算機局域網(wǎng)，包

43、括光纖高速傳送鏈路(本文所研究內容)、光纖以太網(wǎng)傳輸?shù)取?lt;/p><p>　　(3)有線電視的干線和分配網(wǎng)、自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)電視系統(tǒng)等方面。</p><p>　　(4)綜合業(yè)務光纖接入網(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)務綜合接入核心網(wǎng)。</p><p>　　綜上所述，光纖通信有著非常廣泛的應用領域，因此，光纖通信成為了通信領域的研究熱點。&l

44、t;/p><p>　　1.2. 2光纖通信的發(fā)展趨勢</p><p>　　光纖通信從上世紀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還是光電器件制造技術都取得非常巨大的成就。從1970年的衰減為20dB/km到現(xiàn)在幾乎接近石英光纖的理論衰減極限值0.14dB/km光纖光纜;從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

45、統(tǒng);從1985年的多模光纖傳輸系統(tǒng)的商用化到現(xiàn)在先進的SDH光纖通信系統(tǒng)，光纖通信以不可思議的速度快速發(fā)展起來，并成為通信領域不可缺少的組成部分。</p><p>　　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?。?jù)分析，目前的光纖通信僅發(fā)揮了其自身能力的1 %-2%，因此，光纖通信還具有很大的潛力可挖，還需要科學工作者付出加倍的努力進行研究。</p><p>　　根據(jù)

46、現(xiàn)階段光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀，光纖通信未來的發(fā)展趨勢可總結為以下幾個主要方面:</p><p>　　(1)光復用技術。包括光時分復用技術、光波分復用技術、光碼分復用技術、光副載波復用技術、光偏振模復用技術等，其中以光波分復用技術最為成熟且研究所取得成果最多，一些光波分復用通信系統(tǒng)己經(jīng)研制成功并己商用化;光偏振模復用技術是最近這幾年興起，有效提高通信系統(tǒng)傳輸速率的又一復用技術。</p><p>

47、　　(2)相干光通信。由于最先應用的光纖通信系統(tǒng)主要采用強度調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)的傳輸質量相對較差、帶寬利用率低。因此，傳輸質量好、帶寬利用率高、實現(xiàn)相對復雜的相干光通信成為了新的研究方向。</p><p>　　(3)光孤子通信。光孤子的概念產(chǎn)生于1973，由Hasegawa發(fā)現(xiàn)，隨后和Tappert 一起從理論上

48、證明了其在光纖中可以保形傳輸，因此，研究者開始設想將這一特性應用于光纖通信的傳輸。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。</p><p>　　(4)光集成技術。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，構成一種可以完成多種功能的光器件。</p><p>　　(5)全光

49、通信網(wǎng)。全光網(wǎng)絡(All-optical networks,AON)是指數(shù)據(jù)信息流在網(wǎng)絡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。</p><p>　　1.3 O-OFDM通信系統(tǒng)發(fā)展簡述</p><p>　　在過去20年中，光纖通信系統(tǒng)的傳輸能力增加了超過三個數(shù)量級，由最初的45Mbit/s到現(xiàn)在的40Gb/s,

50、 100Gb/s，傳輸距離由最初的10千米到現(xiàn)在的8000甚至10000千米，從而使城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸成本逐漸降低。超過10 Gb/s光纖通信系統(tǒng)采用普通的調制方式己經(jīng)很難實現(xiàn)，因此一些光復用技術的產(chǎn)生使的高速光纖通信系統(tǒng)的實現(xiàn)成為現(xiàn)實。</p><p>　　光復用技術包括光波分復用技術(WDM)、光正交頻分復用技術(OFDM ) ,光時分復用技術(OTDM)、光副載波復用技術(OSCM)、光碼分復用技術(

51、OCDM)等，其中光波分復用技術是目前研究最多、發(fā)展最快、應用最為廣泛的光復用技術。光正交頻分復用技術作為最近十年興起的光纖通信技術的新領域，有著很好的發(fā)展前景。</p><p>　　光波分復用技術是在發(fā)送端將不同波長的光信號通過特殊的光電器件生成，然后再通過光電器件禍合到光纜線路中上的同一根光纖中進行傳輸;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，進一步處理恢復出原始信號進行處理

52、。當光載波間隔比較大時，用波長衡量比較方便，一般稱之為波峰復用;而當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，習慣上稱為頻分復用[2]</p><p>　　正交頻分復用(OFDM)技術是隨著數(shù)字信號處理技術的成熟而逐漸發(fā)展起來的一種數(shù)字多載波調制技術，目前主要應用在無線通信系統(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，并且調制到一組正交子載波上進行并行傳

53、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。 </p><p>　　在光纖通信系統(tǒng)中，光信號在光纖中傳輸?shù)囊恍┨匦匀缟壬ⅰ⑵衲Ｉ⒌龋瑖乐叵拗屏烁咚贁?shù)據(jù)信號的傳輸距離。通過理論研究學者發(fā)現(xiàn)光纖色散的影響和無線信道中多徑效應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則是

54、由于電磁波信號經(jīng)過不同路徑的反射與傳播到達接收端的時間不同，因此，OFDM調制技術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。將OFDM技術引入到光通信中，使高速的數(shù)據(jù)信號能夠在大色散信道中遠距離傳輸?shù)募夹g，即光正交頻分復用技術(O-OFDM ) 。</p><p>　　OFDM通信系統(tǒng)系統(tǒng)有如下優(yōu)點:</p><p>　　(1)頻譜效率高。當采用傳輸?shù)淖虞d波個

55、數(shù)較多時，并忽略循環(huán)前綴所造成的損失，OFDM通信系統(tǒng)可以達到奈奎斯特采樣定律所限制的傳輸極限頻譜效率。</p><p>　　(2)運算效率高。OFDM調制采用了非常高效的快速傅里葉變換(FFT)算法，因此它具有很好的擴展性能以及高速并行處理能力。</p><p>　　(3)設計的靈活性。由于OFDM系統(tǒng)的調制依賴于子載波和子帶信號，因此在系統(tǒng)設計、器件選擇和系統(tǒng)的擴展方面具有很高的靈活性

56、。</p><p>　　(4)信道和相位估計比較容易。OFDM通信系統(tǒng)通過訓練符號或訓練子載波來幫助進行信道和相位估計。</p><p>　　基于以上這些優(yōu)點，O-OFDM技術迅速發(fā)展起來。2001年，Dixon首先提到用多模光纖傳輸OFDM信號;2005年起，O-OFDM光纖通信系統(tǒng)開始進行相關的仿真驗證和實驗室實驗，相關方面的研究開始起步，如Nortel Network Limited

57、的Jolley在2006年OFC會議上發(fā)表的論文，進行了10Gb/s的。-OFDM系統(tǒng)的仿真、實驗室實驗。實驗采用了DQPSK調制，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]。在隨后的時間里，O-OFDM系統(tǒng)開始朝著實驗室實驗的方向發(fā)展。在這一研究領域，以Bell Laboratories,Alcatel-Lucent, The University of Melbourne, K

58、DDI R&D Laboratories Inc, NECLaboratories America Inc和NTT Network Innovation Laboratories等科研機構和大學為代表的學者和科研人員對O-OFDM通信系統(tǒng)的實現(xiàn)進行了不懈的研究，為今后O-OFDM光纖通信系統(tǒng)的實用化做出了巨大</p><p>　　O-OFDM光纖通信系統(tǒng)作為新興的光纖通信系統(tǒng)的研究領域之一，雖然還沒有體現(xiàn)

59、出其巨大的優(yōu)勢，但該方向的研究一直是光纖通信領域的研究熱點之一。對于O-OFDM光纖通信系統(tǒng)的研究，前途是光明的，道路是曲折的，O-OFDM光纖通信系統(tǒng)的實用化還有很長的一段路要走。</p><p>　　本文主要介紹了光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對應用于該系統(tǒng)的OFDM調制技術進行了簡要的說明。光正交頻分復用技術是在最近10年里才發(fā)展起來的一個光纖通信系統(tǒng)新領域，由于OFDM調制技術對于改善光纖通信系統(tǒng)的光纖信道的

60、一些固有缺點有很大的抑制作用，因此該技術備受光纖通信領域的科學工作者的追捧。在下面的文章里，將要對O-OFDM光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展做一些簡單的介紹。</p><p>　　第二章O-OFDM通信系統(tǒng)原理及研究現(xiàn)狀簡介</p><p>　　本章將對O-OFDM通信系統(tǒng)的一些基本原理做簡單介紹，如光纖通信系統(tǒng)的基本組成結構以及各部分的工作原理等;與此同時，還將對OFDM調制技術的基本原理進行詳細的

61、介紹，以便于后續(xù)章節(jié)的展開;最后，本章介紹了現(xiàn)階段O-OFDM通信系統(tǒng)實驗室仿真實驗、實驗室實現(xiàn)現(xiàn)狀，并對O-OFDM通信系統(tǒng)的限制因素進行了簡單分析。</p><p>　　本章還對O-OFDM光纖通信系統(tǒng)的進行了總結，并分析了O-OFDM光纖通信系統(tǒng)的優(yōu)劣勢，使得讀者對O-OFDM光纖通信系統(tǒng)有著較為深刻的認識;本章是本論文的理論基礎，有助于讀者對論文一些關鍵技術的理解。</p><p>

62、;<b>　　2.1基本原理</b></p><p>　　2.1.1光纖通信系統(tǒng)簡介</p><p>　　(1)光纖通信系統(tǒng)的基本結構</p><p>　　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)。與普通電信號通信系統(tǒng)類似，它主要包括發(fā)射端、傳輸信道和接收端三部分，其基本結構原理圖如圖2-1所示:</p>&

63、lt;p>　　除了圖中的各主要部分外，系統(tǒng)中還包括了一些互聯(lián)和光信號處理器件，如光纖連接器、光開關、光纖放大器。在發(fā)射端和接收端均包括電端機和光端機兩部分，電端機主要對信息進行一些電信號的處理和加工，光端機主要完成光載波信號的發(fā)送和接收。</p><p>　　在發(fā)射端，包括電端機和光端機，其中光端機是核心。用戶信息首先通過電端機的處理，變?yōu)檫m合在光纖通信系統(tǒng)中傳輸?shù)碾娦盘?，然后再送入光端機，將電信息信號轉換

64、為光信息信號。最后，通過一些光禍合器件將光信號送入光纖信道中進行傳輸。</p><p>　　光纖信道的傳輸介質是光纖，即通過光纖將發(fā)射端和接收端連接起來。由于光纖很細，和人的頭發(fā)絲差不多，為了保護脆弱的光纖，通常將光纖封裝在特定的結構中，并在光纖外包上保護膜以減少光信號的損失和相互間的干擾，這就是我們生活所常見的光纖光纜。</p><p>　　接收端也是由光端機和電端機組成。光端機主要包括

65、光檢測器、光放大器、均衡器、判決器、自動增益控制電路和時鐘電路。其中光檢測器是光端機的核心，而其主要功能是將光纖信道中的承載有信息的光信號轉換為電信號。將光信號轉換為電信號后，電信號送入電端機進行處理，恢復出原始的信源信息供用戶使用。至此，光纖通信系統(tǒng)完成了信息的傳遞任務。</p><p>　?。?）光纖通信系統(tǒng)的主要特性</p><p>　　光纖通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點如下:</p>

66、;<p>　　一、帶寬資源豐富，傳輸容量大。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)。由于其豐富的帶寬資源，光纖通信系統(tǒng)有著很大的通信容量。</p><p>　　二、損耗低、中繼距離長，可用于長距離傳輸。由于光纖信道的低損耗特性，光纖通信系統(tǒng)中的中繼距離也較其他介質構成的系統(tǒng)長得多，非常適合用于長距離傳輸任務。</p><p>　　三、

67、抗干擾能力強，保密性好。由于光信號受電磁波干擾很小，因此其抗干擾能力相較電信號通信系統(tǒng)要強很多。</p><p>　　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。</p><p>　　光纖通信系統(tǒng)和傳統(tǒng)的電信號通信系統(tǒng)相比，雖然有很多的優(yōu)勢，但其也有缺點，主要缺點如下:</p><p>　　一、抗拉強度低。我們知道光纖非常脆弱，因此其抗拉強度低，在實際

68、應用中很容易受到損壞。</p><p>　　二、光纖連接困難。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。</p><p>　　三、光纖怕水。由于光纖中存在一些特殊的化學物質，因此很容易受到水的腐蝕與干擾。</p><p>　　四、分路、禍合不方便，彎曲半徑不能太小等缺點。</p><p>　　綜上所述，光纖通信系統(tǒng)有著傳統(tǒng)電

69、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。在實際應用中，我們要結合實際情況，選擇合適的通信系統(tǒng)來完成信息的傳遞。</p><p>　　(3)光纖通信系統(tǒng)性能指標</p><p>　　誤碼性能:所謂誤碼，就是經(jīng)光接收機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。由于在光纖通信系統(tǒng)中，誤碼率隨時間而變化，用長時間內的平均誤碼率來衡量系統(tǒng)性能的優(yōu)劣顯然不夠準確。為了更為

70、準確的反應光纖通信系統(tǒng)的誤碼性能，在平均誤碼率之外定義了三種反應短期度量誤碼的參數(shù):劣化分、誤碼秒和嚴重誤碼秒。除了這些參數(shù)，還有其他與誤碼率相關的參數(shù)，在此不再詳述。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。</p><p>　　抖動性能:抖動是指數(shù)字脈沖信號的特定時間(如最佳判決時間)相對于其理想時間的偏離。抖動會對傳輸質量甚至整個系統(tǒng)的性能產(chǎn)生惡劣的影響，如使信號失

71、真，使系統(tǒng)的誤碼率上升等。因此，抖動性能是光纖通信系統(tǒng)的一個很重要的性能指標。</p><p>　　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。引起漂移最普遍的原因是環(huán)境溫度的變化。</p><p>　　上述三個性能指標是衡量現(xiàn)在光纖通信系統(tǒng)的性能優(yōu)劣的一些主要指標，在進行光纖通信系統(tǒng)的設計時，必須適當?shù)目紤]上述各種指標，從而設計出滿足要求的光纖通信系統(tǒng)[5]</p

72、><p>　　2.1.2 0-OFDM通信系統(tǒng)簡介</p><p>　　正交頻分復用(OFDM)技術是隨著數(shù)字信號處理技術的成熟而逐漸發(fā)展起來的一種數(shù)字多載波調制技術，目前主要應用在無線通信系統(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，并調制的一組正交子載波上進行并行傳輸，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。</p><p>　　在光纖通信系統(tǒng)中，光

73、纖的色度色散和偏振模色散嚴重限制了高速數(shù)據(jù)信號的傳輸距離。由于光纖色散的影響和無線信道中多徑效應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使 經(jīng)過不同路徑的信號成分到達接收端的時間不同，因此，OFDM調制技術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。將OFDM技術引入到光通信中，使高速的數(shù)據(jù)信號能夠在

74、大色散信道中遠距離傳輸?shù)募夹g，即光正交頻分復用技術(O-OFDM ) 。</p><p>　　為了在光纖通信系統(tǒng)中進一步延長通信距離，提高通信傳輸質量，可以利用無線電通信中使用的外差接收技術，即相干光通信系統(tǒng)。相干通信系統(tǒng)采用相干調制(CO)，還保證了光域信號到射頻信號的變換為線性變換，滿足了OFDM系統(tǒng)的線性要求，同時，OFDM技術使線性系統(tǒng)計算效率高、信道簡單并可進行相位估值。因此，將相干探測與OFDM技術相

75、結合，即CO-OFDM技術，在下一代1 00Gbps傳輸系統(tǒng)的研究中備受青睞。除此之外，CO-OFDM還具有WDM,OTDM、工O-OFDM等系統(tǒng)所沒有的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在:</p><p>　　1)由于OFDM的正交性，最大限度的利用了頻譜資源，提高了頻譜利用率;</p><p>　　2)CO-OFDM系統(tǒng)在傳輸過程中不需要色散補償，在接收端無需色散處理機制。這樣既能夠實現(xiàn)高速率傳輸，降低

76、了網(wǎng)絡的復雜度，同時也能適應動態(tài)變化的網(wǎng)絡環(huán)境;</p><p>　　3)CO-OFDM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)絡基礎設施方面的巨大投資，只需要在發(fā)射端和接收端進行適當?shù)母脑旒茨軌蚝芎玫耐瓿缮?，具有很強的信道容量可擴展性，擴容方便。</p><p>　　2. 1. 3正交頻分復用((OFDM)的基本原理</p><p>　

77、　正交頻分復用(OFDM)是一種并行通信體制，也是一種多載波調制方式。它將高速率的數(shù)據(jù)流經(jīng)串并轉換，轉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)流加載到對應的載波上進行調制，并把這些載波疊加到一起組成傳送信號送到信道中進行傳輸，因此，這種系統(tǒng)也稱為多載波傳輸系統(tǒng)。這種多載波傳輸系統(tǒng)的基本模型框圖如下: </p><p>　　如圖2-2所示，在發(fā)送端，高速串行數(shù)據(jù)d,, dZ...dN經(jīng)串并轉換后，變?yōu)镹路并行

78、的低速數(shù)據(jù)流，隨后將并行數(shù)據(jù)流分配給N個子載波信道進行傳輸。經(jīng)信道傳輸后，接收端對子載波解調后恢復出并行數(shù)據(jù)流D 1 , DZ...DN，最后將這些并行數(shù)據(jù)流并串轉換得到所要傳遞的串行數(shù)據(jù)信息。</p><p>　　對于上圖中送入信道的信號S(t)可以用復數(shù)表示為下式:</p><p>　　若對S(t)進行采樣，采樣時間間隔為T，則有:</p><p>　　假設一

79、個OFDM符號周期界內含有N個采樣值，即</p><p>　　在此，令載波頻率間隔，由（2），（3）式可得:</p><p>　　由上式可以發(fā)現(xiàn)，這與數(shù)字信號處理中的IDFT變換相同，只是差了一個常數(shù)因子倍數(shù)。因此，在OFDM調制的實現(xiàn)過程中，我們可以先對并行數(shù)據(jù)流進行IDFT變換，然后再將變換后的并行數(shù)據(jù)轉換為串行數(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。因此

80、，可以先對并行數(shù)據(jù)流進行IDFT變換，然后再進行數(shù)模轉換得到所要傳輸?shù)哪M信5 S(t)。對于IDFT運算的實現(xiàn)，多采用快速離散傅里葉變換(IFFT)來實現(xiàn)。因此，可以將OFDM系統(tǒng)改為如圖2-3所示的結構: </p><p>　　在OFDM系統(tǒng)中，符號周期、載波頻率間距、以及子載波個數(shù)可根據(jù)具體應用環(huán)境來進行選擇。根據(jù)通信系統(tǒng)的相關知識可知，符號周期的長短影響載波間距以及編碼調制的延遲時間。若采用固定的數(shù)字調制

81、，則符號周期越長，系統(tǒng)的抗干擾能力越強，但是所需的載波數(shù)量和IFFT-FFT運算的規(guī)模也越大。</p><p>　　OFDM通信系統(tǒng)最先應用于無線通信領域，由于無線通信中的傳輸載波為電信號，因此整個OFDM通信系統(tǒng)可以直接在電域進行處理。但在O-OFDM光纖通信系統(tǒng)中，傳輸載波為光信號，需要在發(fā)射端將電信號調制到光波上，在光纖中傳輸，在接收端再將光信號轉換為電信號。</p><p>　　如

82、原理框圖所示，在OFDM系統(tǒng)的發(fā)射端，利用成熟的數(shù)字信號處理技術對高速碼流進行處理，得到電OFDM信號。在這一過程中，對需要傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)碼流進行串并變換，將一路高速的數(shù)據(jù)流轉化為多路并行速率相對較低的數(shù)據(jù)信C7，隨后對各這些并行的低速信C7進行QPSK、16-QAM等格式的數(shù)字調制，經(jīng)數(shù)字調制后，送入數(shù)字信號處理模塊，進行IFFT變換;IFFT運算結束后，將運算所得結果作為信道傳輸信號的采樣值，進行并串轉換變換為串行數(shù)據(jù)，并添加循環(huán)前

83、綴(CP)以防止碼間串擾;通過數(shù)模轉換得到信道傳輸?shù)亩噍d波調制信號，至此，就完成了將各低速數(shù)據(jù)流加載的相互正交的子載波上。然后進行對OFDM電信號進行處理，再經(jīng)過電光調制，將電OFDM信號加載到光波上，利用光纖通信技術的優(yōu)點，可以很容易地通過光纖實現(xiàn)低成本、長距離傳輸。在信號接收端，首先進行光電變換及相關電信號處理，得到原來的電OFDM基帶信號，對電OFDM信號解調，得到原始的數(shù)據(jù)[6-7]。</p><p>　

84、　O-OFDM研究的重點是超高速數(shù)字信號處理的實現(xiàn)、E/O和O/E轉換及光纖傳輸問題。近幾年來，O-OFDM的相關研究己經(jīng)取得很大的成就，但O-OFDM仍處于起步階段，O-OFDM的實用化任重而道遠!</p><p>　　2.2 O-OFDM通信系統(tǒng)研究現(xiàn)狀</p><p>　　通過對近兩年的國內外的相關論文的閱讀整理，現(xiàn)階段O-OFDM主要處于仿真驗證階段，在國外的一些實驗室己經(jīng)開始相

85、關的實驗室實現(xiàn)實驗階段。下面將對仿真驗證和實驗室實現(xiàn)實驗這兩個方向分別進行討論。</p><p>　　2. 2. 1 0-OFDM通信系統(tǒng)實驗室仿真實驗現(xiàn)狀</p><p>　　近些年來，從事CO-OFDM光纖通信系統(tǒng)相關研究主要有Bell Laboratories,Alcatel-Lucent, The University of Melbourne, KDDI R&D La

86、boratories Inc, NECLaboratories America Inc和NTT Network Innovation Laboratories等科研機構和大學。CO-OFDM的驗證仿真和實驗室實驗己經(jīng)達到了100Gb/s甚至1 Tbit/s數(shù)量級的傳輸速率。</p><p>　　墨爾本大學的William Shieh等人在2009年的OFC會議上發(fā)表了相關論文，實現(xiàn)了110Gb/s的CO-OFDM

87、系統(tǒng)，并進行了600千米的單模光纖多輸出多輸入傳輸實驗[8];在隨后的ECOC會議上，又發(fā)表了關于107Gb/s的CO-OFDM系統(tǒng)的多模光纖傳輸?shù)南嚓P研究，達到了當時最高的10Tb/s}km的多模光纖傳輸效率[9]。在2011和2012年的OFC會議上，該科研團隊又發(fā)表幾篇傳輸速率在Tb/s的高速光纖通信系統(tǒng)的相關論文，對DFT-spread(離散傅里葉變換擴散)、前向糾錯編解碼等因素進行了深入研究[10-11]。</p>

88、<p>　　Bell Laboratories, Alcatel-Lucent實驗室的研究者如Roman Dischler, Xiang Liu等人也進行了關于CO-OFDM的研究，并且搭建了更高速度的CO-OFDM光纖通信系統(tǒng)。在2009年的OFC會議上，Roman Dischler等人完成了1.2 Tb/s的PDM-OFDM-FDM光纖通信系統(tǒng)的傳輸實驗，實驗中采用了多輸出多輸入方案并結合偏振復用技術，因此很大地提高了

89、傳輸速率;與此同時，實驗還完成了采用QPSK調制的最高頻譜率3.33 bit/s/Hz[12]。2010年的ECOC會議上，Xiang Liu等人成功搭建了606-Gb/s RGI ( reduced-guard-interval ) CO-OFDM通信系統(tǒng)，并成功的進行了1600-km ULAF ( ultra-large-area-fiber)傳輸實驗[13]。</p><p>　　我們不難發(fā)現(xiàn)，實驗室仿真驗

90、證的傳輸速率己經(jīng)達到了我們所期望的理想速度，100Gbit/s甚至Tbit/s。但我們更應該清醒的認識到，實驗室是在理想的狀態(tài)下進行仿真驗證，并沒有去考慮在實現(xiàn)的過程中的一些瓶頸因素，如電信號的數(shù)字信號處理的實現(xiàn)，以及數(shù)字信號處理完成后的數(shù)模轉換(D/A轉換)問題。因此，對于現(xiàn)階段的實驗條件下，上述傳輸速率的CO-OFDM光纖通信系統(tǒng)的實現(xiàn)基本上是不可能完成的任務。實驗室的實驗尚有很長一段路要走，而對于大規(guī)模的商業(yè)化道路更是任重而道遠。

91、</p><p>　　2.2.2 0-OFDM通信系統(tǒng)的實驗室實現(xiàn)現(xiàn)狀</p><p>　　經(jīng)過了幾年的理論研究與仿真驗證之后，越來越多的學者開始把目光投向實驗室的硬件實現(xiàn)以及未來的商用化道路上。但局限于實驗室儀器及元器件的條件限制，相關的實驗并不是很多，從2009年開始，一些國外的大學和研究機構才開始進行相關的實時實驗。</p><p>　　目前，進行O-OFD

92、M實時實現(xiàn)實驗的只有Bangor University , BellAlcatel_ Lucent, The University of Melbourne, College London, NEC LaboratoriesAmerica、慕尼黑理工大學等為數(shù)不多的大學和科研機構。</p><p>　　2009年3月的OFC會議上，第一次出現(xiàn)了關于CO-OFDM的接收機的實驗室實時實驗，該實驗就是由The U

93、niversity of Melbourne的Simin Chen等人完成，該實驗實現(xiàn)了傳輸速率為1.SSGb/s-QPSK和3 .1 Gb/s-16QAM的CO-OFDM光纖通信系統(tǒng)接收機的實時接收。隨后，該團隊又完成了3.33 Gb/s-QPSK和6.67Gb/s-16QAM的CO-OFDM光纖通信系統(tǒng)接收機的實時接收任務，該光纖通信系統(tǒng)為當時世界上第一個采用偏振復用技術的光纖通信系統(tǒng)。</p><p>　　

94、以R. P. Giddings, X. Q. Jin等人為代表的Bangor University進行的相關實驗最多，傳輸速度在2.5 w 11.25Gb/s，且對發(fā)送端和接收端都進行了實驗，完成了Transceiver(發(fā)送接收機)的實現(xiàn)。2009年9月，該研究團隊在Optics Express發(fā)表了第一篇關于O-OFDM通信系統(tǒng)Transceiver的實現(xiàn)，該實現(xiàn)采用了強度調制直接檢測方式，成功完成了傳輸速度為3 Gb/s、傳輸距離

95、為500米的多模光纖傳輸實驗，并且誤碼率在3.3X 10-”以下。完成傳輸任務的同時，并成為世界上最先對系統(tǒng)進行實時優(yōu)化、信道估計等任務的實驗[[ 14]。截止目前(2012年S月)，該團隊在ECOC, OFC, Optics Express上又發(fā)表了傳輸速率為1.5 Gb/s, 5.25 Gb/s, 6 Gb/s,7.5 Gb/s, 11.25 Gb/s等不同傳輸速率的Transceiver的實現(xiàn)，并進行了單模光纖和多模光纖傳輸?shù)炔?/p>

96、同傳輸方式的實驗[is-is]。最近這兩年，該團隊以傳輸速率為11.25Gb/s的高速光纖系統(tǒng)為平臺，對高速光纖通信系統(tǒng)</p><p>　　作為光纖通信系統(tǒng)領域研究的最強力量，以Qi Yang, Fred Buchali等人為代表的Bell Alcatel Lucent實驗室也進行了O-OFDM的實現(xiàn)方面的研究。2009年的OFC會議上，Qi Yang等人發(fā)表了了一篇關于3.6Gb/s的CO-OFDM光纖通信

97、系統(tǒng)的論文。該光纖通信系統(tǒng)中，接收端基于FPGA實現(xiàn)，完成了符號同步及實時接收等任務;同時，該接收機可以進行擴展，通過該接收機實現(xiàn)了54Gb/s的多頻帶(multi-band) CO-OFDM光纖通信系統(tǒng)的接收任務，誤碼率只有[22]。在2010年OFC會議上，F(xiàn)red Buchali, Roman Dischler等人發(fā)表了關于成功完成了傳輸速率12.1 Gb/s的發(fā)送端的實現(xiàn)實驗的論文，該發(fā)送端為當時傳輸速率最高的發(fā)送端。在實驗中

98、，他們對整個通信系統(tǒng)進行了優(yōu)化，使傳輸誤碼率在以下;與此同時，他們還對整個系統(tǒng)的非線性效應進行了試驗，得出了該系統(tǒng)不需要進行非線性效應處理的結論[[23]。雖然Bell Alcatel Lucent實驗室實時傳輸?shù)南嚓P試驗比較少，但由于該實驗室實驗條件優(yōu)越，所做實現(xiàn)的傳輸速率較高，實現(xiàn)</p><p>　　在2011年的ECOC會議上，德國的慕尼黑理工大學的科研團隊發(fā)表了一篇關實時傳輸速率為93.8Gb/s的高速

99、光纖通信系統(tǒng)實現(xiàn)的論文，這是迄今為止傳輸速率最高的實時OFDM光纖通信系統(tǒng)。但該系統(tǒng)實現(xiàn)時采用了多片F(xiàn)PGA進行信號處理，實現(xiàn)的傳輸性能一般，誤碼率在時，光信噪比為26.SdB[24]。</p><p>　　對于這些實時實驗，無論是發(fā)射機( transmitter、接收機(receiver)、收發(fā)機(transceiver)，他們實現(xiàn)的的方案都是由電信號完成數(shù)字信號處理和光路信道的實時傳輸兩部分組成。在電信號的數(shù)

100、字信號處理部分，基本上都是以FPGA作為平臺進行實現(xiàn)，由于FPGA的數(shù)字信號處理的能力有限，單個FPGA的處理DSP運算的能力處于1 ~10Gbit/s的水平。在一些傳輸速率超過10Gbit/s的試驗中，都是采用了一些并行模塊進行處理的方式，在犧牲成本的情況下提高系統(tǒng)的傳輸速率。</p><p>　　現(xiàn)階段CO-OFDM的實驗室實時實驗并不是很多，主要局限于一些電信號的數(shù)字信號處理芯片的處理能力有限以及在電信號端

101、實現(xiàn)數(shù)模轉換、模數(shù)轉換(D/A,A/D)時的轉換器的速率。對于電信號的處理和轉換方面的瓶頸，下面將要進行詳細的分析。</p><p>　　2.2.3 0-OFDM通信系統(tǒng)的實現(xiàn)的制約因素分析</p><p>　　對于O-OFDM光纖通信系統(tǒng)，現(xiàn)階段的主流實現(xiàn)方式如下:在電信號部分完成數(shù)字信號處理，在光信號部分完成信號的光波分復用、偏振復用等聯(lián)合復用方式以及光信號的光纖信道傳輸任務。對于光

102、信號的處理部分，由于光信號的自的高速性因素，因此可以實現(xiàn)幾十吉比特甚至百吉比特的處理速率，因此對于下一代高速O-OFDM光纖通信系統(tǒng)的實現(xiàn)，光信號處理部分不是主要制約因素。</p><p>　　在電信號處理部分，由于受到電子遷移速率的影響，電信號處理元器件不可能達到光信號級別的處理速率。電信號處理主要分為兩個部分基于FPGA的數(shù)字信號處理部分和數(shù)模轉換、模數(shù)轉換部分。這兩部分對于高速CO-OFDM光纖通信系統(tǒng)的的

103、實現(xiàn)都存在制約性因素。</p><p>　　基于FPGA的數(shù)字信號處理部分也對高速O-OFDM的實現(xiàn)也是制約因素，因為在IFFT-FFT運算過程中存在大量的復數(shù)乘法運算，因此對于FPGA的資源提出了很大的挑戰(zhàn)。如果想要實現(xiàn)高速的數(shù)字信號處理，只能采用并行流水線處理方式，相當于要把整個IFFT或FFT在單塊FPGA芯片里實現(xiàn)?，F(xiàn)在的FPGA資源豐富，完成256點以下的IFFT或FFT運算可以在單塊FPGA資源上實現(xiàn)

104、，但要完成更高點數(shù)的IFFT-FFT并行運算實現(xiàn)起來就不太現(xiàn)實。除了資源上的考慮之外，最重要的限制因素應該是FPGA的接口處理，即信號的輸入輸出實現(xiàn)。比如完成10Gbit/s的IFFT-FFT運算，采用16-QAM調制，64子載波傳輸，則需要完成64點的IFFT-FFT運算。以10Gbit/s的O-OFDM通信系統(tǒng)為例，首先采用多路復用器將信C7分成64路，則每路為156.25Mbit/s，然后進行16-QAM調制，每路為信號變?yōu)?9.