毕业设计基于COOFDM单模光纤系统传输性能的仿真分析.doc

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1、 毕业设计基于CO-OFDM单模光纤系统传输性能的仿真分析 本科毕业设计选题审批表届： 2010 系：电子信息工程 专业：通信工程 2009年12月28 日学生姓名 学号06050063指导教师 职称教授所选题目基于CO-OFDM单模光纤系统传输性能的仿真分析题目来源 科学技术选题理由随着技术的不断进步，人类有望进入全光通信时代，高速、超大流量的数据传输将不再是梦想。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(CO-OFDM)， 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(

2、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CO-OFDM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。因此，在长距离传输系统中比多模光纤有明显的优势。本次毕业设计主要对CO-OFDM系统的基本原理进行了理论分析，采用Matlab软件，研究光纤信道中的光纤色散对通信系统误码率(BER)的影响，分析OSNR与误码率(BER)之间的关系以及不同OSNR下的系统可传输的最大传输距离等问题，并得到相关结论。通过完成该题目的研

3、究，对本专业及其相关的知识是一个综合训练过程，培养学生的综合分析问题，解决问题的能力。签字： 年 月 日指导教师意见系主任意见签字：年 月 日签字：年 月 日注：（1）“选题理由”由拟题人填写。 （2）本表一式二份，一份院系留存，一份发给学生，最后装订在毕业设计说明书中。天津理工大学中环信息学院教务处制一、毕业设计内容及要求 1、课题说明随着技术的不断进步，人类有望进入全光通信时代，高速、超大流量的数据传输将不再是梦想。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(CO-OFDM)， 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

4、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CO-OFDM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。因此，在长距离传输系统中比多模光纤有明显的优势。本次毕业设计主要对CO-OFDM系统的基本原理进行了理论分析，采用Matlab软件，研究光纤信道中的光纤色散对通信系统误码率(BER)的影响，分析OSNR与误码率(BER)之间的关系以及不同OSNR下的系统可传输的

5、最大传输距离等问题，并得到相关结论。2、毕业设计的主要内容：(1)了解正交频分复用技术和光通信技术的发展和应用。 (2)掌握相干光正交频分复用技术的基本理论。(3)熟悉并掌握Matlab软件。(4)分析光纤信道中的光纤色散对通信系统误码率(BER)的影响。(5)分析OSNR与误码率(BER)之间的关系以及不同OSNR下的系统可传输的最大传输距离之间的关系。3、毕业设计的基本要求：(1)了解课题的相关知识。(2)调研，比较国内外相关方面的课题。(3)设计方案要进行技术分析，以选择较为合理的方案。(4)掌握Matlab软件。(5)提出设计方案的改进措施。(6)设计说明书应包括与有关的叙述说明和计算

6、，内容完整、计算正确。(7)书写工整。计算公式和引用数据要正确，并说明其来源。(8)设计说明书应包括中英文摘要、目录、前言、正文、小结、参考文献。(9)设计说明书图纸应能较好地表达意图，图面布局合理，符合国家制图标准和有关规范。4、毕业设计工作量：(1)写开题报告，要求不少于2000字。(2)设计说明书要求不少于20000字，包括计算、说明、简图和表格等。(3)按我校要求完成答辩，并将说明书按照我校要求装订成册。5、参考文献1 I. B. Djordjevic, B. Vasic. Orthogonal frequency division multiplexing for high-spee

7、d optical transmission Opt. Express, 2006, 14, 37673775.2 W. Shieh, X. Yi and Y. Tang. Transmission experiment of multi-gigabit coherent optical OFDM systems over 1000km SSMF fiber Electron. Lett, Vol.43, pp. 183-185.3 S. L. Jansen, I. Morita, etal.20Gb/s OFDM transmission over 4,160-km SSMF enabled

8、 by RF-Pilot tone phase noise compensation Optical Fiber Comm. Conf., 2007, Paper PDP15. 4 W. Shieh, H. Bao, Y. Tang. Coherent optical OFDM: theory and design Opt. Express, 2008, 16, 841859.5 龚倩, 徐荣,叶小华等. 高速超长距离光传输技术.北京：人民邮电出版社,2005.6 W. Shieh and C. Athaudage, Coherent optical orthogonal frequency

9、division multiplexing. Electron. Lett, 2006，42, 587-589 7 W. Shieh, PMD-supported coherent optical OFDM systems, IEEE Photon. Technol. Lett. 2007，19, 134136 8 S.L.Jansen, I.Morita, N.Takeda, H.Tanaka, and T.C.W.Schenk, Coherent Optical 25.8-Gbs OFDM Transmission Over 4160-km SSMF, Journal of Lightwa

10、ve Technology, 2008, 26(1), 9 W. Shieh, Q. Yang, and Y. Ma, 107 Gb/s coherent optical OFDM transmission over 1000-km SSMF fiber using orthogonal band multiplexing. Optics Express 2008, 16(9), 8637810 WANG Luqing, Tellambura C. A simplified clipping and filtering technique for PAR reduction in OFDM s

11、ystems IEEE Signal Processing Letters, 2005, 12(6): 453-456.11 ChoiYS，VoltzPJ， CassaraFA. ML estimation of carrier frequency offset for multicarrier signal in Rayleigh fading channels. IEEE Trans on Vehicular Tech，2001，50(2):644-655二、毕业设计进度计划及检查情况记录表序号起止日期计划完成内容实际完成内容检查日期检查人签名109.12.2810.1.18熟悉课题内容查

12、阅相关资料210.1.1910.3.10确定系统设计方案，完成开题报告310.3.1110.3.24熟悉有关的基本理论，熟悉Matlab软件410.3.2510.4.15分析光纤信道中的光纤色散对通信系统误码率的影响510.4.1610.4.30分析OSNR与误码率之间的关系以及不同OSNR下的系统可传输的最大传输距离之间的关系610.5.110.5.14得出相关结论 710.5.1510.5.25完成设计说明书初稿810.5.2610.6.5修改、完善设计说明书、装订，准备答辩注：（1）表中“实际完成内容”、“检查人签名”栏目要求用笔填写，其余各项均要求打印。 （2）毕业设计任务书一式二份，

13、一份学院系留存，一份发给学生，任务完成后装订在毕业设计说明书内。天津理工大学中环信息学院本科毕业设计开题报告届：2010 系：电子信息工程系 专业：通信工程 2009 年 1 月 20 日 毕业设计题目基于CO-OFDM单模光纤系统传输性能的仿真分析学生姓名单英洁学号06050063指导教师童峥嵘职称教授一、课题报告21世纪是信息高速发展的世纪，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

14、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（CO-OFDM）正是其中一种典型调制技术。二、国内外发展状况目前，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(CO-OFDM)， 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

15、速CO-OFDM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2006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10 Gb/s的光OFDM信号在1000km的标准单模光纤的传输。同年8月，W.Shieh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CO-OFDM系统中，PMD有利于实现系统的色散补

16、偿。 天津理工大学中环信息学院教务处制表2007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10.7Gb/s信号的无色散补偿。不久，S.L. Jansen等人比较系统的讨论了长距离传输的CO-OFDM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，25.8Gb/s的CO-OFDM信号成功实现在标准单模光纤中传输了4160公里。在此之后，很多与CO-OFDM的相关的理论研究和实验陆续发表，CO-OFDM得到了飞速的发展。2008年4月，W.Shieh等人在optics express发表论文，实现了107

17、Gb/sCO-OFDM在SSMF上传输1000km以上，并且系统使用了MIMO-OFDM模型进行传输，提高了频谱利用率，其频谱利用率为3.3b/s/Hz。2009年2月，S.L.Jansan等人发表了采用PDM极化分集复用与CO-OFDM相结合，121.9Gb/s的信号在1000km的SSMF上实现了无色散传输，其电谱效率为2b/s/Hz。国内的CO-OFDM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OOFDM系统进行仿真和光路实验研究。三、研究内容本次毕业设计主要对CO-OFDM系统的基本原理进行了理论研究，采用Matlab软件，研究光纤信道中的光纤色散对通

18、信系统误码率(BER)的影响，分析OSNR与误码率(BER)之间的关系以及不同OSNR下的系统可传输的最大传输距离等问题，并得到相关结论。四、研究方法、手段 1.查阅相关的资料书籍和文献，对课题进行深入全面的了解。2.采用对比的方式对设计方案要进行技术分析，以选择较为合理的方案。3.掌握Matlab软件，并且利用它进行编程工作。4.采用文字和计算公式的形式对得出的的结论进行分析和论证，必要时应附上相应的图形以作说明。五、研究步骤1.熟悉课题内容查找相关资料文献，确定系统的设计方案，完成开题报告。2.熟悉 CO-OFDM单模光纤系统的基本理论和关键技术，掌握Matlab软件，进行储备信息。3.分

19、析研究光纤信道中的光纤色散对通信系统误码率(BER)的影响。4.在没有光色散补偿的情况下， 分析OSNR与误码率(BER)之间的关系以及不同OSNR下的系统可传输的最大传输距离等问题。5.得出相关结论并给予相应的说明与计算，完成毕业论文说明书。 六、参考文献1 I. B. Djordjevic, B. Vasic. Orthogonal frequency division multiplexing for high-speed optical transmission. Opt. Express, 2006, 14, 37673775.2 W. Shieh, X. Yi and Y. Tan

20、g. Transmission experiment of multi-gigabit coherent optical OFDM systems over 1000km SSMF fiber. Electron. Lett, Vol.43, pp. 183-185.3 S. L. Jansen, I. Morita, etal.20Gb/s OFDM transmission over 4,160-km SSMF enabled by RF-Pilot tone phase noise compensation. Optical Fiber Comm. Conf., 2007, Paper

21、PDP15. 4 W. Shieh, H. Bao, Y. Tang. Coherent optical OFDM: theory and design Opt. Express, 2008, 16, 841859.5 龚倩, 徐荣,叶小华等. 高速超长距离光传输技术. 北京：人民邮电出版社,2005.6 W. Shieh and C. Athaudage, Coherent optical orthogonal frequency division multiplexing. Electron. Lett, 2006，42, 587-589 7 W. Shieh, PMD-supported

22、 coherent optical OFDM systems, IEEE Photon. Technol. Lett. 2007，19, 134136 8 S.L.Jansen, I.Morita, N.Takeda, H.Tanaka, and T.C.W.Schenk, Coherent Optical 25.8-Gbs OFDM Transmission Over 4160-km SSMF, Journal of Lightwave Technology, 2008, 26(1), 9 W. Shieh, Q. Yang, and Y. Ma, 107 Gb/s coherent opt

23、ical OFDM transmission over 1000-km SSMF fiber using orthogonal band multiplexing. Optics Express 2008, 16(9), 8637810 WANG Luqing, Tellambura C. A simplified clipping and filtering technique for PAR reduction in OFDM systems. IEEE Signal Processing Letters, 2005, 12(6): 453-456.11 ChoiYS，VoltzPJ， C

24、assaraFA.“ML estimation of carrier frequency offset for multicarrier signal in Rayleigh fading channels.”IEEE Trans on Vehicular Tech，2001，50(2):644-655指导教师意见签字： 年 月 日天津理工大学中环信息学院教务处制表基于CO-OFDM单模光纤系统传输性能的仿真分析摘 要相干光正交频分复用（CO-OFDM）技术是一种新型的光复用技术，该技术具有相干检测和OFDM的双重优点，频谱利用率高，对抗色散和非线性效应明显，而且在现有的网络基础设施上能很好的

25、升级, 扩容方便，所以在高速率、大容量和长距离传输系统中有广阔的应用前景。本文对CO-OFDM单模光纤系统进行研究，主要包括系统理论模型、多进正交幅度调制系统调制方式、系统性能以及仿真实现。具体工作内容如下：第一，分析CO-OFDM单模光纤系统的理论模型以及工作原理。介绍了系统模型并分析了其信号处理过程；然后给出了传输速率为10.7Gb/s的CO-OFDM单模光纤系统组成。第二，对正交幅度调制系统的传输性能进行了分析和仿真。第三，分析了该系统的传输距离、光信噪比(OSNR)以及系统的误码率(BER)三者之间的关系，并给出了仿真结果。 关键词：相干光正交频分复用 正交幅度调制系统 光信噪比 误码

26、率Simulation Analyse of CO-OFDM Single Mode Fiber Transmission System PerformanceABSTRACTCoherent optical orthogonal frequency division multiplexing (CO-OFDM) is a new type of optical multiplexing technology. The technology has the merits of coherent detection and OFDM, so it can realize the high-spe

27、ed optical fiber transmission without dispersion compensation, while the requirement of optical amplifiers has been reduced. And thus its transmission capacity can be enhanced, but also has a good upgrade in the existing network infrastructure, as well as the expansion is convenient. Therefore, it h

28、as broad application prospects in the high-speed, large capacity and long-distance transmission systems. This paper studies the CO-OFDM single mode fiber system, mainly including the analysis and design of the system block diagram, the system performance of MQAM modulations and simulation realizatio

29、n. The specific work as follows:First, the theoretical model and principle of the CO-OFDM single mode fiber system are analyzed. The system model of CO-OFDM system is introduced and its signal processing is analyzed, meanwhile the synchronization of the system and channel are analyzed. Then, the tra

30、nsmission rate of 10.7Gb/s of the CO-OFDM single mode fiber system is given. Second，the transmission performance of the systems QAM modulations are analyzed and simulated.Third， the relationship of transmission distance of the system, optical signal to noise ratio (OSNR) and the system bit error rat

31、e (BER) is explained, andthe simulation results are given. Key Words：Coherent optical orthogonal frequency division multiplexing (CO-OFDM) Quadrature amplitude modulation (QAM) Optical signal-to-noise ratio (OSNR) Bit-error rate (BER)目 录第一章 绪论11.1 光纤通信系统的发展概况11.2 CO-OFDM技术国内外发展状况11.3 CO-OFDM系统的特点与优势

32、21.3.1 相干光检测21.3.2 OFDM技术31.4 本文的主要内容安排4第二章 基本理论分析62.1 OFDM正交频分复用技术理论62.1.1 OFDM系统简述62.1.2 OFDM系统的数学模型102.1.3 OFDM系统参数的选择112.1.4 OFDM系统的主要缺点122.2 CO-OFDM的基本理论132.2.1系统原理框图132.2.2 工作原理142.3 本章小结15第三章 CO-OFDM单模光纤系统163.1 单模光纤163.1.1 单模光纤的概述163.1.2 单模光纤的特性参数163.1.3 单模光纤的波长173.1.4 单模光纤的传输条件183.1.5 单模光纤色散

33、183.2 10.7GbsCO-OFDM单模光纤系统193.2.1 CO-OFDM单模光纤系统的组成193.2.2 单模光纤信道分析213.2.3 系统调制方式分析223.2.4 系统仿真结果与分析223.3 正交幅度调制233.3.1 QAM简介233.3.2 QAM的产生253.3.3 QAM 的特点263.4 本章小结27第四章 在QAM调制下的系统传输性能的分析284.1 光纤色散对误码率的影响284.2 光信噪比与误码率的关系284.3 不同光信噪比下的可传输的最大距离294.4 本章小结29第五章 总结30参考文献31致 谢32第一章 绪论1.1 光纤通信系统的发展概况随着信息的高

34、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（CO-OFDM）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

35、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）。1.2 CO-OFDM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/IO-OFDM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

36、统在接收端采用CO-OFDM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(CO-OFDM)，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CO-OFDM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

37、传播波长，这就将光的传输限制为单模，消除了多模效应。自2006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。同年8月，W.Shieh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CO-OFDM系统中，PMD有利于实现系统的色散补偿。2007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10.7Gb/s信号的无色散补偿。不久，S

38、.L. Jansen等人比较系统的讨论了长距离传输的CO-OFDM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，25.8Gb/s的CO-OFDM信号成功实现在标准单模光纤中传输了4160公里。在此之后，很多与CO-OFDM的相关的理论研究和实验陆续发表，CO-OFDM得到了飞速的发展。2008年4月，W.Shieh等人在optics express发表论文，实现了10.7Gb/sCO-OFDM在SSMF上传输1000km以上，并且系统使用了MIMO-OFDM模型进行传输，提高了频谱利用率，其频谱利用率为3.3b/s/Hz。2009

39、年2月，S.L.Jansan等人发表了采用PDM极化分集复用与CO-OFDM相结合，121.9Gb/s的信号在1000km的SSMF上实现了无色散传输，其电谱效率为2b/s/Hz。国内的CO-OFDM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CO-OFDM系统进行仿真和光路实验研究。1.3 CO-OFDM系统的特点与优势CO-OFDM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

40、进行相位估值。对下一代100Gb/s 的传输系统而言，CO-OFDM被认为是比较好的调制方式。1.3.1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1.1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率是否相同决定用零差检测还是外差检测，前者光电转换后直接变换为基带信号；后者经过光电转换后得到中频信号，再经过二次解调将中频信号转换成基带信号。图1.1 相干光检测示意图Fig.1.1 Schematic diagram of coheren

41、t optical detection相干检测的主要优点：1.灵敏度高，中继距离长。在相同的条件下，理论上计算，相干接收机比普通接收机提高灵敏度约20dB左右。2.选择性好，通信容量大。外差探测有良好的滤波性能，还可以使WDM系统的频率间隔大大缩小，取代传统光复用技术的大频率间隔。3.具有多种调制方式。在相干光通信中，除了可以进行幅度调制之外，还可以使用PSK、DPSK、DQPSK和QAM等多种调制方式，而这些调制方式这些调制方式同样也适用于CO-OFDM的单模光纤系统中。1.3.2OFDM技术OFDM是在无线通讯中被IEEE802.11g等通讯标准广泛采用的一种高速传输技术。图1.2是OFD

42、M信号子载波频谱图，在每一个子载波频率的最大值处，所有其他的子载波的频谱恰好为零，所以，在对OFDM符号进行解调的过程中，计算这些点上所对应的每个子载波频率的最大值即可，因此，可以从多个相互重叠的子信道符号频谱中提取出每个子信道的符号信息，却不受其他子信道的干扰。它的工作原理是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子信道载波之间互相正交，并行传输，从而实现了高速传输。与单通道调制的方式相比，OFDM系统将具有下述优势：1.不但减小了子载波间的相互干扰，同时又最大程度的提高了频谱利用率，这是由于在OFDM系统中各个子载波的频谱是相互重叠且正交的；2.很大程

43、度上消除了符号间干扰。尽管系统的总信道是非平坦的、具有频率选择性，但每个子信道响应是相对平坦的，且在每个子信道上进行窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，从而消除了符号间干扰；3.由于对OFDM的收发处理充分利用了快速傅里叶变换（FFT）等算法，从而有效的降低了计算和算法处理的难度，同时降低了系统复杂度。图1.2 OFDM信号各子载波频谱图Fig.1.2 each subcarrier spectrum for OFDM signal由于CO-OFDM结合了光纤通信中相干光检测和OFDM技术的特点，具有相干光检测和OFDM技术的双重特点，所以CO-OFDM系统具有WDM、OTDM、IO-OFD

44、M等系统所没有的优势，主要表现在：1.由于OFDM的正交性，最大限度的利用了频谱资源，提高了频谱利用率。2.CO-OFDM系统在传输过程中不需要色散补偿，在接收端无需色散处理机制。这样既能够实现高速率传输，降低了网络的复杂度，同时也能适应动态变化的网络环境。3.CO-OFDM系统与原来的WDM系统有很好的兼容性，可充分利用WDM系统在原有网络基础设施方面的巨大投资，只需要在发射端和接收端进行适当的改造即能够很好的完成升级，具有很强的信道容量可扩展性，扩容方便。1.4 本文的主要内容安排CO-OFDM单模光纤系统是一个相对较新的研究课题，许多问题还待解决和改进提高。单模光纤因其芯径细，模式色散很

45、小，衰减比多模光纤低得多，色散小，带宽大，支持更长传输距离和更高的传输速率，在未来的长途干线传输、城域网建设中单模光纤的地位将是不可动摇的。本文以CO-OFDM单模光纤系统为研究对象，对其传输特性进行分析，在无色散补偿的条件下，研究不同调制下系统的传输距离、光信噪比以及系统误码率的关系。本文的内容安排如下：第一章主要光纤系统的发展概况，CO-OFDM技术的国内外发展状况以及CO-OFDM系统的特点与优势。第二章介绍OFDM以及CO-OFDM的基本理论知识。第三章介绍单模光纤的基本知识，对CO-OFDM单模光纤系统进行分析，并对正交幅度调制（QAM）进行简单的研究。第四章对基于CO-OFDM系统

46、单模光纤系统在QAM调制下系统传输性能的仿真和分析，并得出相关的仿真结果。第五章是对本课题研究内容结果的总结。第二章 基本理论分析2.1 OFDM正交频分复用技术理论2.1.1OFDM系统简述OFDM（正交频分复用）技术是在频分复用的基础上发展起来的，是一种无线环境下的高速传输技术，是一种多载波调制方式。在传统的频分复用（FDM）系统中，子载波上的信号频谱没有重叠，以便接收机中能用传统的滤波器方法将其分离、提取，这样做的最大缺点就是频谱利用率低，造成频谱浪费。OFDM技术区分各个子信道的方法是利用各个子载波之间严格的正交性。它允许子载波频谱部分重叠，只要满足子载波间相互正交就可以从混叠的子载波上分离出数据信息。当载波间最小间隔等于数据码字周期倒数的整数倍时，可满足正交条件。为了提高频谱效率，一般取最小间隔等于数据码字周期的倒数（1/T）。图2.1 单个子带频谱示意图 图2.2 OFDM信号频谱