光相干调制解调技术研究
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▪ 光域：QPSK、8QAM到128QAM。矢量格式越高，带宽利用率越高 ，信噪比要求越高，实现也越难。
▪ 重点研究：16QAM调制。(Star-16QAM或Square-16QAM)
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7
课题研究的主要内容
铌酸锂IQ光调制器实现Star-16QAM
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5
主要内容
国内外研究现状 课题研究的主要内容 课题研究的创新点和难点 进度安排 参考文献
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6
课题研究的主要内容
光纤通信OFDM 系统中先进调制格式研究
▪ 在基于OFDM技术的PON中，原始的数据都要经过调制编码之后再 转换为光信号，调制的方式主要有幅度调制(OOK、DB、AMI等)、 相位调制(DPSK、QPSK等)和偏振模调制。
X. Zheng, X. Liu, C. Hou, Y. Shao, S. Zou, X. Li, J. Zhang, W. Fang, and N. Chi, "A Novel OFDM-PON Architecture Using Single-Side-Band OFDM for Down Stream and Sub-carrier Multiplexed ASK for Up Stream," in Asia Communications and Photonics Conference and Exhibition, Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2009), paper TuBB3.
QIAN Dayou, Kwok T T O, Cvijetic N, et al. 41.25 Gb/s Real-Time OFDM Receiver for Variable Rate WDM-OFDMA-PON Transmission[C] // Proceedings of the Optical Fiber Communication/ National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC’10),Mar 23-24, 2010,San Diego,CA, USA. Piscataway,NJ,USA:IEEE,2010:PDPD9.
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16
参考文献
B. Liu, X. Xin, L. Zhang, K. Zhao, and C. Yu, "Broad Convergence of 32QAM-OFDM ROF and WDM-OFDM-PON System Using an Integrated Modulator for Bidirectional Access Networks," inNational Fiber Optic Engineers Conference, OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2010), paper JThA26.
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10
主要内容
国内外研究现状 课题研究的主要内容 课题研究的创新点和难点 进度安排 参考文献
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11
课题研究的创新点和难点
本课题的研究重点是如何实现OFDM-PON下行的高带宽的传输。难点 主要有以下几点： ▪ 现有的模拟电路难以解决高速光调制时带来的编码处理（10Gb/s） ▪ OFDM-PON系统下行传输的稳定性； ▪ 高带宽调制解调时的模块研究； ▪ 实际OFDM-PON下行调制解调器件选择匹配；
Ming-Fang Huang, Jianjun Yu1, Dayou Qian, Neda Cvijetic, and Gee-Kung Chang. Lightwave Centralized WDM-OFDM-PON Network Employing Cost-effective Directly Modulated Laser. Optical Fiber Communication Conference (OFC), March 22, 2009,San Diego, California ,paper OMV5.
工作安排
收集相关资料，对国内外各种相关文献的学习和分析， 了解系统原理，完善设计方案； 研究OFDM-PON下行高速光调制，选择合适的调制解 调方式； 研究下行的光调制器，分析相关特性对信号的影响， 选购元器件，主要考虑体积和成本问题；
设计方案实现阶段，搭建可行的验证系统；
实验系统性能测试阶段，对实验系统完成性能测试和 分析；
4 level signal
V1
Vb1 V / 2
DD-MZM
Ec
Io
4 level signal
V2
Vb2 V / 2
DD-MZM
V /2
Q I
Square-16QAM：
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8
课题研究的主要内容
信号检测技术：
研究表明：在OFDM-PON的上行运行方式是多个ONU的发送光波为一 个OLT的光探测器接收，将要面对光电转换散弹噪声叠加，甚至光 差拍干扰（OBI）的问题，因此如不进行相干检测，OLT的光接收灵 敏度相当低。
9
课题研究的主要内容
数字相干检测方案
PPDD11
LLDD22
90o
PPDD22 PPDD33
PPDD44
II
-- A/D
QQ
-- A/D
串并变换 FFT 均衡 解调
00
用户接收数据
……… ………
Ns-1 Ns-1
OFDM解调
问题：相干检测成本较高，要用到本振激光器，为了降低成本,用的 是采用价格不高的可调谐DFB激光器和梳状光谱发生器。
2
国内外研究现状
澳大利亚墨尔本大学的 w.shieh等人在2006年提出了相干调制相干解 调的CO-OFDM系统，可以很好的解决光纤传输中色度色散(CD)和偏 振模色散 (PMD)的问题。2009年，英国的Giddings设计出首个实时在 线光OFDM收发器，同年12月，实验了在25KM的单模光纤中 11.25Gb/s的实时传输。
QIAN Dayou,CVIJETIC N,HU Junqiang,et al. 40-Gb/s MIMO-OFDM-PON Using Polarization Multiplexing and Direct-Detection[C]// Proceedings of the Optical Fiber Communication/National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC’09),Mar 24-26, 2009,San Diego,CA, USA. Piscataway,NJ,USA:IEEE,2009: OMV3.
解调
均衡
误码计数
串并变换
-----
FFT
取样频率偏移校正
训练符号同步
IQ下变频 及相位噪声补偿
ADC ADC
LO
90o
Optical
PC
hybrid
去除CP和TS
BPF
解调
均衡
BPF
输入 BPF
输出
载波相位恢复前
载波相位恢复后
(.)*
共轭
相干检测
并串转换
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由于目前国内外对于OFDM-PON下行系统的研究较多，大多停留在理论验 证阶段，个别构建的成功案例速度也不是很高，因此，本课题的创新点 即：提出了解决光调制器中高速编码的方案，以及高带宽调制解调时的 模块实现，自适应功率和比特加载算法对OFDM信号性能影响的分析。
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光OFDM 技术发展趋势
▪ 光的相干检测技术在二十世纪八十年代曾是人们热议的话题，被 当做是提高接收机灵敏度的重要技术。然而，EDFA的出现将人们 的注意力重新转移到了直接检测上来。在21世纪初期，随着DPSK 等新型调制技术的出现以及电域信号处理技术的发展，重新燃起 了人们对相干检测的兴趣。相干检测能够保留光信号的相位信息 ，将其转换到电域上进行处理，利用电信号处理技术，实现载波 恢复和相位噪声估计。
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4
课题研究的主要内容
OFDM-PON概念图
它靠离散付里叶变换对（IFFT/FFT）实现了正交子载波的同时传输， 在上行方向，多个光网络单元（ONU）同时与一个光线路终端 （OLT）通信而互不相扰，透明地支持各种各样的应用。
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QIAN Dayou, CVIJETIC N,HU Junqiang,et al. 108 Gb/s OFDMA-PON with Polarization Multiplexing and Direct-Detection[C]// Proceedings of the Optical Fiber Communication/ National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC’09),Mar 24-26, 2009,San Diego,CA, USA. Piscataway,NJ,USA:IEEE,2009: PDPD5.
Giddings, R.P, Yang, X.L, Jin, X.Q,Tang, J.M. Kee, H.H. Real-time implementation of optical OFDM transmitters and receivers for practical end-to-end optical transmission systems. IEEE Electronics Letters. vol: 45,pp: 800 – 802, July 2009.
X. Q. Jin and J. M. Tang. Optical OFDM Synchronization With Symbol Timing Offset and Sampling Clock Offset Compensation in Real-Time IMDD Systems. Photonics Journal, IEEE, 2011 vol. 3,pp.187 - 196 .
上海大学研究生学位论文开题报告
光相干调制解调技术研究
饶露 导师：李迎春
特种光纤与光接入网重点实验室
上海大学通信与信息工程学院 2012年12月19日
国内外研究现状 课题研究的内容 课题研究的创新点与难点 研究进度安排 参考文献
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3
国内外研究现状
光通信中的OFDM 技术
▪ 直接检测：在直接检测系统中，光信息被光强所承载，光 电器件直接接收光强变化，然后用解调的方法检测出信息 。
▪ 相干检测：在接收机端需要一个激光器来产生与信号光相同频率 的光波，对相位噪声比较敏感。实际上是将相干检测技术和 OFDM调制技术相结合，实现了最佳的接收机灵敏度、频谱效率 和抗偏振模色散的能力。
总结实现方案，撰写毕业论文，准备论文答辩。
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主要内容
国内外研究现状 课题研究的主要内容 课题研究的创新点和难点 进度安排 参考文献
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15
参考文献
QIAN Dayou, HU Junqiang,YU Jianjun .Experimental Demonstration of A Novel OFDM-Based 10Gb/s PON Architecture[C] //Proceedings of the 33rd European Conference on Optical Communication(ECOC’07), Sep 16-20,2007, Berlin, Germany. Piscataway, NJ,USA:IEEE, 2007: P5.4.1.
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12
主要内容
国内外研究现状 课题研究的主要内容 课题研究的创新点和难点 进度安排 参考文献
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Байду номын сангаас
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13
进度安排
时间
2012.12～2013.02 2013.03～2013.05 2013.06～2013.07 2013.08～2013.09 2013.10～2013.11 2013.12～2014.02
▪ 重点研究：16QAM调制。(Star-16QAM或Square-16QAM)
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课题研究的主要内容
铌酸锂IQ光调制器实现Star-16QAM
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主要内容
国内外研究现状 课题研究的主要内容 课题研究的创新点和难点 进度安排 参考文献
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课题研究的主要内容
光纤通信OFDM 系统中先进调制格式研究
▪ 在基于OFDM技术的PON中，原始的数据都要经过调制编码之后再 转换为光信号，调制的方式主要有幅度调制(OOK、DB、AMI等)、 相位调制(DPSK、QPSK等)和偏振模调制。
X. Zheng, X. Liu, C. Hou, Y. Shao, S. Zou, X. Li, J. Zhang, W. Fang, and N. Chi, "A Novel OFDM-PON Architecture Using Single-Side-Band OFDM for Down Stream and Sub-carrier Multiplexed ASK for Up Stream," in Asia Communications and Photonics Conference and Exhibition, Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2009), paper TuBB3.
QIAN Dayou, Kwok T T O, Cvijetic N, et al. 41.25 Gb/s Real-Time OFDM Receiver for Variable Rate WDM-OFDMA-PON Transmission[C] // Proceedings of the Optical Fiber Communication/ National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC’10),Mar 23-24, 2010,San Diego,CA, USA. Piscataway,NJ,USA:IEEE,2010:PDPD9.
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参考文献
B. Liu, X. Xin, L. Zhang, K. Zhao, and C. Yu, "Broad Convergence of 32QAM-OFDM ROF and WDM-OFDM-PON System Using an Integrated Modulator for Bidirectional Access Networks," inNational Fiber Optic Engineers Conference, OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2010), paper JThA26.
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国内外研究现状 课题研究的主要内容 课题研究的创新点和难点 进度安排 参考文献
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课题研究的创新点和难点
本课题的研究重点是如何实现OFDM-PON下行的高带宽的传输。难点 主要有以下几点： ▪ 现有的模拟电路难以解决高速光调制时带来的编码处理（10Gb/s） ▪ OFDM-PON系统下行传输的稳定性； ▪ 高带宽调制解调时的模块研究； ▪ 实际OFDM-PON下行调制解调器件选择匹配；
Ming-Fang Huang, Jianjun Yu1, Dayou Qian, Neda Cvijetic, and Gee-Kung Chang. Lightwave Centralized WDM-OFDM-PON Network Employing Cost-effective Directly Modulated Laser. Optical Fiber Communication Conference (OFC), March 22, 2009,San Diego, California ,paper OMV5.
工作安排
收集相关资料，对国内外各种相关文献的学习和分析， 了解系统原理，完善设计方案； 研究OFDM-PON下行高速光调制，选择合适的调制解 调方式； 研究下行的光调制器，分析相关特性对信号的影响， 选购元器件，主要考虑体积和成本问题；
设计方案实现阶段，搭建可行的验证系统；
实验系统性能测试阶段，对实验系统完成性能测试和 分析；
4 level signal
V1
Vb1 V / 2
DD-MZM
Ec
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V2
Vb2 V / 2
DD-MZM
V /2
Q I
Square-16QAM：
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课题研究的主要内容
信号检测技术：
研究表明：在OFDM-PON的上行运行方式是多个ONU的发送光波为一 个OLT的光探测器接收，将要面对光电转换散弹噪声叠加，甚至光 差拍干扰（OBI）的问题，因此如不进行相干检测，OLT的光接收灵 敏度相当低。
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课题研究的主要内容
数字相干检测方案
PPDD11
LLDD22
90o
PPDD22 PPDD33
PPDD44
II
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串并变换 FFT 均衡 解调
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用户接收数据
……… ………
Ns-1 Ns-1
OFDM解调
问题：相干检测成本较高，要用到本振激光器，为了降低成本,用的 是采用价格不高的可调谐DFB激光器和梳状光谱发生器。
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国内外研究现状
澳大利亚墨尔本大学的 w.shieh等人在2006年提出了相干调制相干解 调的CO-OFDM系统，可以很好的解决光纤传输中色度色散(CD)和偏 振模色散 (PMD)的问题。2009年，英国的Giddings设计出首个实时在 线光OFDM收发器，同年12月，实验了在25KM的单模光纤中 11.25Gb/s的实时传输。
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解调
均衡
误码计数
串并变换
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FFT
取样频率偏移校正
训练符号同步
IQ下变频 及相位噪声补偿
ADC ADC
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Optical
PC
hybrid
去除CP和TS
BPF
解调
均衡
BPF
输入 BPF
输出
载波相位恢复前
载波相位恢复后
(.)*
共轭
相干检测
并串转换
上海市特种光纤与光接入网重点实验室－
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由于目前国内外对于OFDM-PON下行系统的研究较多，大多停留在理论验 证阶段，个别构建的成功案例速度也不是很高，因此，本课题的创新点 即：提出了解决光调制器中高速编码的方案，以及高带宽调制解调时的 模块实现，自适应功率和比特加载算法对OFDM信号性能影响的分析。
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光OFDM 技术发展趋势
▪ 光的相干检测技术在二十世纪八十年代曾是人们热议的话题，被 当做是提高接收机灵敏度的重要技术。然而，EDFA的出现将人们 的注意力重新转移到了直接检测上来。在21世纪初期，随着DPSK 等新型调制技术的出现以及电域信号处理技术的发展，重新燃起 了人们对相干检测的兴趣。相干检测能够保留光信号的相位信息 ，将其转换到电域上进行处理，利用电信号处理技术，实现载波 恢复和相位噪声估计。
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课题研究的主要内容
OFDM-PON概念图
它靠离散付里叶变换对（IFFT/FFT）实现了正交子载波的同时传输， 在上行方向，多个光网络单元（ONU）同时与一个光线路终端 （OLT）通信而互不相扰，透明地支持各种各样的应用。
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QIAN Dayou, CVIJETIC N,HU Junqiang,et al. 108 Gb/s OFDMA-PON with Polarization Multiplexing and Direct-Detection[C]// Proceedings of the Optical Fiber Communication/ National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC’09),Mar 24-26, 2009,San Diego,CA, USA. Piscataway,NJ,USA:IEEE,2009: PDPD5.
Giddings, R.P, Yang, X.L, Jin, X.Q,Tang, J.M. Kee, H.H. Real-time implementation of optical OFDM transmitters and receivers for practical end-to-end optical transmission systems. IEEE Electronics Letters. vol: 45,pp: 800 – 802, July 2009.
X. Q. Jin and J. M. Tang. Optical OFDM Synchronization With Symbol Timing Offset and Sampling Clock Offset Compensation in Real-Time IMDD Systems. Photonics Journal, IEEE, 2011 vol. 3,pp.187 - 196 .
上海大学研究生学位论文开题报告
光相干调制解调技术研究
饶露 导师：李迎春
特种光纤与光接入网重点实验室
上海大学通信与信息工程学院 2012年12月19日
国内外研究现状 课题研究的内容 课题研究的创新点与难点 研究进度安排 参考文献
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国内外研究现状
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▪ 直接检测：在直接检测系统中，光信息被光强所承载，光 电器件直接接收光强变化，然后用解调的方法检测出信息 。
▪ 相干检测：在接收机端需要一个激光器来产生与信号光相同频率 的光波，对相位噪声比较敏感。实际上是将相干检测技术和 OFDM调制技术相结合，实现了最佳的接收机灵敏度、频谱效率 和抗偏振模色散的能力。
总结实现方案，撰写毕业论文，准备论文答辩。
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14
主要内容
国内外研究现状 课题研究的主要内容 课题研究的创新点和难点 进度安排 参考文献
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15
参考文献
QIAN Dayou, HU Junqiang,YU Jianjun .Experimental Demonstration of A Novel OFDM-Based 10Gb/s PON Architecture[C] //Proceedings of the 33rd European Conference on Optical Communication(ECOC’07), Sep 16-20,2007, Berlin, Germany. Piscataway, NJ,USA:IEEE, 2007: P5.4.1.
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12
主要内容
国内外研究现状 课题研究的主要内容 课题研究的创新点和难点 进度安排 参考文献
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13
进度安排
时间
2012.12～2013.02 2013.03～2013.05 2013.06～2013.07 2013.08～2013.09 2013.10～2013.11 2013.12～2014.02