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浅谈基于FPGA的高速实时光OFDM发射机的设计与实现作者：李腾楠虞礼辉岳晓惠杜轶群吴维林来源：《科学与信息化》2020年第04期摘要正交频分复用（OFDM）技术，具有高灵活的调制格式、高频谱利用率和更好的抗多径干扰能力，已经广泛应用在无线通信领域。
但是，随着人们生活水平的提高，人们对通信带宽的需求不断增加，而现有的技术难以解决光纤通信高速率、大容量和長距离的发展方向。
因此，在这篇论文中将OFDM技术应用在接入网中，实现在标准单模光纤以3.5Gb/s速率实时传输光OFDM信号。
关键词 OFDM;接入网;单模光纤引言在无线通信中已广泛应用的正交频分复用（OFDM）技术，由于其频谱利用率高、抗干扰性强等优点，在光通信中也成为研究热点。
目前，对于实时光OFDM的研究已经有很多文章，但是都是基于IQ两路的方法和离线分析的方法。
因此，本文提出了一种更加先进的基于FPGA的高速实时光OFMD发射机系统，它有以下几方面的优势：1）利用埃尔米特矩阵（Hermitian Matrix）技术，使IFFT输出的时域信号为实数序列，从而取代I/Q调制，简化了系统的复杂性，降低了成本;2）采用FPGA实验板实现了高速OFDM信号的产生，并在标准单模光纤以3.5Gb/s速率实时传输光OFDM信号。
1 OFDM发射机FPGA实现1.1 OFDM发射机系统基于FPGA的OFDM发射机系统，主要包括16QAM调制、64点IFFT、组帧等模块。
发射机的通讯数据使用标准以太帧封装，首先经过“帧头提取”将其分组成OFDM帧所需的长度。
由于OFDM帧必须连续发送，即发送速率恒定，所以通讯数据要通过“流控”进行速率匹配，速率匹配通过数据缓存和插0来实现。
“数据分组”将数据按照符号映射时各子载波预设的调制方式进行分组。
“MAP”、“共轭”、“插入导频”三个模块实现了IFFT各子载波的调制。
“循环前缀”和“组帧模块”将数据封装成OFDM帧，加入训练序列[1]。
高性价比偏振复用OFDM信号全光波长变换的研究卢嘉;孟娇;刘剑飞;曾祥烨;王杨【摘要】采用单个连续激光器和一个射频信号源在马赫增德尔调制器进行调制,使其中心载波和偶阶边带被抑制且忽略高阶奇数边带,得到的一阶奇数边带作为平行抽运光.采用载波抑制方法产生的平行抽运光具有偏振方向相同、相位锁定的特点,实现了基于四波混频效应的偏振复用OFDM信号全光波长变换的研究.对接收信号功率、SOA电流、抽运光间距这3种影响系统转换效率的因素进行了分析,通过与传统平行双抽运系统进行比较,发现无论接收信号功率、输入电流和抽运光间距如何变化,x和y2个偏振方向误码率相差小,系统稳定且转换效率高,成本与复杂度低.【期刊名称】《河北工业大学学报》【年(卷),期】2016(045)001【总页数】6页(P13-18)【关键词】光通信;全光波长变换;载波抑制;平行抽运【作者】卢嘉;孟娇;刘剑飞;曾祥烨;王杨【作者单位】河北工业大学电子信息工程学院,天津300401;河北工业大学天津市电子材料与器件重点实验室,天津300401;河北工业大学电子信息工程学院,天津300401;河北工业大学天津市电子材料与器件重点实验室,天津300401;河北工业大学电子信息工程学院,天津300401;河北工业大学天津市电子材料与器件重点实验室,天津300401;河北工业大学电子信息工程学院,天津300401;河北工业大学天津市电子材料与器件重点实验室,天津300401;河北工业大学电子信息工程学院,天津300401;河北工业大学天津市电子材料与器件重点实验室,天津300401【正文语种】中文【中图分类】TN929.11全光波长变换技术是波分复用光网络中关键的技术，有效地利用了频带资源，解决了波长竞争的问题，对于解决全光传输网中的波长拥挤、提高波长重用率和网络配置的灵活性等有重要意义．目前实现四波混频全光波长变换系统有基于单抽运的结构和双抽运的结构．基于单抽运结构的波长变换系统是偏振敏感的[1]，而采用双抽运结构的系统是偏振不敏感的．采用垂直双抽运结构的系统，新产生的信号与原始信号的频率差大不易串扰，但是转换效率低[2-6]．采用平行双抽运结构的系统，新产生的信号与原始信号的频率差小，易串扰，但是转换效率高[7-8]．人们对基于双抽运结构的 NRZ信号在高非线性光纤和半导体光放大器（SOA）介质中偏振不敏感波长变换已经有了相关研究[5,8]，但是面对光通信中传输速率日益增加的需求，单载波系统的复杂度要求越来越高，常规信号显然不能满足．正交频分复用（OFDM）是一类特殊的多载波调制，它利用频谱重叠的多个子载波来传输数据，具有很高的频谱效率．因此对OFDM信号的波长变换系统也有了相关研究[9-11]，然而这几种系统仅仅是对单一的信号传输进行研究，系统容量有限，不能满足当今通信网中传输速率的要求．偏振复用就是使两个相互正交的偏振态携带不同的信号向前传输，使得信号的复用度将变为原来的两倍．采用此技术可以增加系统的传输容量和频谱利用率，满足日益增长的业务需要[12-14]．对于实际全光网络传输系统，为了提高通信容量，将偏振复用技术引入通信网络中是一种有效可行的方法[15-17]．文献 [15]中实验验证了在SOA中基于平行双抽运结构的偏振复用信号偏振不敏感波长变换的特性，偏振复用技术的使用增加了系统的容量．但是其抽运光均是来自两束不同光源，相位并不锁定，需要采用两个偏振控制器（PC）来控制两束抽运光的偏振方向，利用频谱仪观察其抽运光的频谱幅度．文献 [18]提出利用载波抑制方法产生两个相位锁定的平行抽运光，并验证了在SOA中基于平行双抽运结构来实现光载无线通信系统（ROF）的偏振不敏感特性．综上所述，本文在文献 [19]的基础上，采用载波抑制得到相位锁定的两束平行抽运光，实现了基于SOA中偏振复用OFDM 信号偏振不敏感全光波长变换的研究．同时对系统的转换效率进行了研究，发现采用载波抑制平行双抽运系统的性能优于传统平行双抽运系统．系统原理如图1所示，一个输出频率0为的连续激光器和频率为e的射频信号源在马赫曾德尔调制器中被调制，得到调制器MZ1的输出为其中：J1表示第一阶第1类贝塞尔函数；1是调制器的调制深度；1为电信号的相位；E0为光载波的幅度．从式 (1)可以看到中心载波和偶阶边带被抑制，而且高阶的奇数边带的功率很低，因此只考虑一阶边带，一阶边带的频率分别为．调制器输出光信号相位与幅度如图1b）所示，2个一阶边带的幅度是相同的，相位是相反的．由于来自同一束光源，因此2束光相位锁定且具有相同的偏振方向，不需要使用PC控制抽运光的偏振方向，这样大大降低系统成本和复杂度．图1a）是平行双抽运结构中对输入光信号矢量方向的示意图，信号光经连续激光器CW 2产生，角即信号光相对于x方向的偏移量．信号光经过偏振分束器（PBS）得到偏振方向垂直的两路光，4QAMOFDM为基带信号，利用MZ2，MZ3将基带信号s1t、s2t分别调制到互相垂直的两路光上进行传输，为s1t相对于x方向的偏移量．调制了s1t、s2t的信号光经过偏振耦合器（PBC）进行耦合实现偏振复用．抽运光和偏振复用信号光经过光耦合器（OC）进行耦合并在SOA中传输，由于SOA 中的四波混频效应而实现波长变换，如图1c）所示，四波混频后的转换光生成，只有当转换光信号偏振角，n=0,1,2,…时，转换信号光经过PBS进行偏振复用信号的偏振分离，两偏振复用信号的功率相同．两信号的功率分别为式中：Aii=1,2,3分别为两抽运光和信号光的幅度；AOFDM是输入OFDM信号光幅度；Gx为SOA在x方向的增益；R 20是系统转换效率．分离出的信号光再分别利用光电二极管（PD）进行直接检测接收，得到原始基带信号．通过式 (2)和式 (3)可以看出，改变抽运光的间距会影响转换信号光的转换效率，在传统平行抽运系统中，观察转换效率的改变，通常是一个抽运光位置固定，改变另一个抽运光的频率．而在本研究中，只需改变射频信号源的频率大小就使两抽运光位置同时发生改变，进而影响转换信号光的转换效率．此外，本文对传统平行双抽运系统和载波抑制平行双抽运系统中影响系统转换效率的几种因素进行了分析比较，得出载波抑制平行双抽运系统性能优于传统平行双抽运系统．激光器CW 1产生频率为193.22 THz，输入功率为20 dBm的连续光，射频信号的驱动频率为20GHz．调制器MZ1的偏置电压设置为射频信号电压的1/2以实现载波抑制，产生2束频率差为40GHz的抽运光如图2所示．中心载波被抑制，2个频率分别为193.24 THz、193.2 THz的一阶边带作为系统中的两束平行抽运光，此时载波抑制比为31 dBm．而2个三阶边带与一阶边带差为76 dBm，对系统影响不大可以忽略．激光器CW 2输出频率为193.05THz，偏振角度为45°的连续光作为信号光．采用PBS将信号光偏振分离成两束正交光，把基带信号OFDM分别调制到两束正交光上并在PBC中耦合．两平行抽运光和偏振复用信号光在OC中耦合后进入SOA 中实现四波混频效应．系统采用速率为2.5×109bit/s的4QAM-OFDM信号进行传输．其中OFDM信号的子载波个数为64，循环前缀为0.125．耦合后的信号进入SOA中，SOA的工作电流为0.32A．由于SOA中的四波混频效应而产生的转换光光谱图如图3a）所示，转换信号光频率为193.01THz，然而在频率193.135THz处没有频谱，因为经过MZ1调制后滤出的两束平行抽运光在此频率处没有频谱，四波混频生成新的光波在此处也没有频谱．利用光滤波器将转换光滤出，由于OFDM信号子载波之间也会发生四波混频，会产生一定的噪声，因此滤出的转换光会有一些串扰，光谱如图3b）所示．在系统接收端，当系统接收功率为 21.43 dBm时，接收信号在x和y方向的星座图如图4a）和b），得到x方向的误码率为2.6×10-4，y方向的误码率为4.15×10-4．偏振复用OFDM信号子载波间产生的四波混频会使得星座图有一些噪声存在，导致一小部分功率的损失，但仍可实现无串扰的接收．在以上两个系统中，无论我们如何改变输入信号光的角度，转换信号光的功率是不变的，从而证明系统是偏振不敏感的，与理论推导是一致的．在前两部分理论模拟仿真分析的基础上，在传统平行双抽运系统上仍采用本文提出的系统参数设置，将本系统与传统平行双抽运系统进行比较．3.1 接收信号功率-误码率的比较接收信号功率-误码率曲线如图5所示，当接收功率大于19.5 dBm时，本系统误码率明显优于传统平行双抽运结构系统的误码率．接收功率小于 19.5 dBm时，虽然传统平行双抽运结构系统x方向的误码率与本系统x方向误码率基本相似，但是其y方向误码率明显劣于本系统y方向的误码率．且传统平行双抽运系统中两方向的误码率总是相差两个数量级，而本系统误码率一直处在一个数量级上，系统较稳定．综上所述，本系统不仅转换效率高，而且系统稳定，因此采用载波抑制平行双抽运结构是有优势的．3.2 SOA电流-误码率的比较由图6可以看出随着输入电流的增加，系统误码率逐步减小．载波抑制平行双抽运系统误码率始终在一个数量级，系统较稳定．而传统平行双抽运系统的误码率在输入电流0.38A之后，误码率才逐渐稳定在一个数量级上．因此，本系统与理论推导中系统转换效率更一致．虽然传统的平行双抽运系统在x方向上的误码率具有一定优势，但是本系统中两偏振方向的误码率均优于y方向．当电流在0.38A时，传统平行双抽运系统在x 方向的误码率趋于稳定，而本系统的误码率依旧随着电流的增加而减小，因此传统平行双抽运结构系统的转换效率低于本系统．3.3 抽运光间距-误码率的比较根据式(2)和式(3)可知，只需改变射频信号的频率，就可以同时改变两抽运光的位置，直接影响转换光信号的转换效率．两抽运光频率间隔与系统误码率曲线如图7所示，当两抽运光间距在0.036～0.042 THz时,转换信号光可以被PBS无串扰分离，误码率随着两抽运光间距的增加而减小．当抽运光间距小于0.04 THz时，本系统的误码率明显优于传统平行双抽运系统的误码率，当两抽运光间距为0.036 THz时，本系统的误码率要比传统平行双抽运系统的误码率高出4个数量级，误码率相差很小，系统较稳定．综上所述，采用载波抑制平行双抽运结构的偏振复用OFDM信号系统，无论接收信号功率、输入电流、抽运光间距如何变化，系统x和y方向误码率相差很小，始终在一个数量级上，系统较稳定，与理论推导更一致．且本系统在系统转换效率上也优于传统平行双抽运系统，具有良好的转换效率．本文理论及模拟仿真了载波抑制平行双抽运结构的偏振复用OFDM信号的全光波长变换系统，得到了以下结论：1）本文采用载波抑制得到相位锁定的2个平行抽运光，不再需要偏振控制器来控制光传输的偏振方向，大大降低了系统成本及复杂度．2）转换信号在角频率12+3处是偏振不敏感的，且偏振不敏感转换信号可以无串扰分离成两束相互正交的信号光．3）通过与传统平行双抽运系统进行比较，无论接收信号功率、输入电流和抽运光间距如何变化，x和y两个偏振方向误码率相差小，且系统转换效率较好，系统稳定．综上所述，采用载波抑制平行双抽运结构系统优于传统平行双抽运结构系统．【相关文献】[1]董泽，曹子峥，卢嘉．基于半导体光放大器的四波混频效应对正交频分复用光信号进行全关波长变换[J]．中国激光，2009，36（11）：2952-2956．[2]Ma J，Yu J，Yu C，etal．Wavelength conversionbased on four-wavemixing inhigh-nonlineardispersionshifted fiberusingadual-pump configuration [J]．JLightTechnol，2006，24（7）：2851-2858．[3]Ma Jianxin，Yu Jianjun，Yu Chongxiu，etal．Reducing polarization sensitivity forall-opticalwavelength conversion of theopticalpacketsbased on FWMin the HNL-DSFusingco-polarized pump scheme[J]．OpticsCommunications，2006，260（2）：522-527．[4]周慧，董泽，曹子峥．正交频分复用信号的全光波长变换性能研究 [J]．光学学报，2010，30（4）：959-964．[5]Lu Jia，Chen Lin，Dong Z，etal．Polarization insensitivewavelength conversionbased onorthogonalpump Four-WaveMixing forpolarizationmultiplexing signal in High-Nonlinear fiber[J]．Journalof Lightwave Technology，2009，27（24）：5767-5774．[6]曹子峥，董泽，卢嘉，等．光正交频分复用信号垂直泵浦全光波长变换研究 [J]．光电子激光，2009，20（5）：623-627．[7]LU Jia，DONG Ze，CAO Zizheng，etal．A ll-opticalWavelength Conversion Based on Parallel Dual-pump Four-wave Mixing in Sem iconductor OpticalAmplifier forOFDM OpticalSignal[J]．ACTA OPTICA SINICA，2009，38（11）：2857-2862．[8]Zhou Hui，He Jing，Dong Ze，etal．Theoreticaland experimentalstudy onwavelength conversion based on FWM for PDM-QPSK signalswith digitalcoherentdetection inHNLF[J]．OpticsCommunications，2014（316）：161-167．[9]ChenMing，He Jing，Chen Lin．Real-Timedemonstrationof1024-QAM OFDM transm itterin short-reach IMDD systems[J]．IEEEPHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，2015，27（8）：824-827．[10]GuiChengcheng，LiChao，Xiao Xi，etal．Wavelength conversion of OFDM 16-/32-/64-/128-QAM 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关于OFDM(正交频分复用)通信技术浅析2009年5月18日通信世界网评论：2条查看我来说两句OFDM（orthogonalfrequencydivisionmultiplexing）正交频分复用作为一种多载波传输技术，主要应用于数字视频广播系统、MMDS （multichannelmultipointdistributionservice）多信道多点分布服务和WLAN 服务以及下一代陆地移动通信系统。
一、OFDM基础OFDM是多载波数字调制技术，它将数据经编码后调制为射频信号。
不像常规的单载波技术，如AM/FM（调幅/调频）在某一时刻只用单一频率发送单一信号，OFDM在经过特别计算的正交频率上同时发送多路高速信号。
这一结果就如同在噪声和其它干扰中突发通信一样有效利用带宽。
传统的FDM（频分复用）理论将带宽分成几个子信道，中间用保护频带来降低干扰，它们同时发送数据。
例如：有线电视系统和模拟无线广播等，接收机必须调谐到相应的台站。
OFDM系统比传统的FDM系统要求的带宽要少得多。
由于使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带。
这样使得可用频谱的使用效率更高。
另外，OFDM技术可动态分配在子信道上的数据。
为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。
应用OFDM来克服码间串扰和邻频干扰技术可以追溯到上世纪60年代中期。
然而，长久以来OFDM的实际应用受限于快速富里叶变换器的速度和效率。
如今，高性能PLD（可编程逻辑器件）技术的成熟造就了OFDM 现阶段的应用。
现代单载波调制方式如积分幅度调制（QAM）或积分移相键控调制（QPSK），结合了基本的调幅、调频、调相技术来提供更高的噪声抑制和更好的系统吞吐量。
利用增加的复杂调制技术要求有高性能的数字逻辑，但也允许系统构造者获得更高的信噪比和接近先农限制的频谱有效性。
二、OFDM的应用最近，OFDM已于几例欧洲无线通信应用中被采用，如ETSI标准的数字音频广播（DAB）、陆地数字视频广播（DVB-T）。
基于FPGA的OFDM接收机处理数据高速传输系统作者：申育槐杨环刘棚来源：《现代信息科技》2024年第03期收稿日期：2023-12-11DOI：10.19850/ki.2096-4706.2024.03.017摘要：根据正交频分复用（OFDM）接收机处理数据的高速传输需求，设计一种基于FPGA万兆以太网的高速传输系统。
系统对子带、窄带和频谱子信道数据进行处理和储存，按照规定的自定义协议将数据组包，采用UDP/IP协议栈对数据包网络数据打包，通过万兆光口传输至服务器。
测试结果表明，该方案能够通过指定的协议高速实时地将多种信道化数据传输至服务器，实时传输速率高达5.7千兆字节/秒。
该系统稳定性高、数据实时性高、控制时序精确，适合作为OFDM接收机处理数据的传输系统。
关键词：FPGA；数据高速传输；UDP/IP；OFDM接收机中图分类号：TN929.5；TN791 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2024）03-0079-06FPGA-based OFDM Receiver Processed Data High-speed Transmission SystemSHEN Yuhuai， YANG Huan， LIU Peng（College of Mechanical Engineering， Chongqing University of Technology， Chongqing 400054， China）Abstract： A high-speed transmission system based on FPGA 10 Gigabit Ethernet is designed based on the need for high-speed transmission of data processed by orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） receivers. The system processes and stores subband， narrowband and spectral sub-channel data， groups the data into packets according to the specified customized protocols， packages the packet network data by the UDP/IP protocol stack， and transmits them to the server through the 10 Gigabit optical port. Test results show that the scheme can transmit multiple channelized data to the server in high speed and real time through the specified protocols， with a real-time transmission rate of 5.7 Gbyte/s. The system has high stability， real-time data， and precise control timing， making it suitable as a transmission system for processed data by OFDM receivers.Keywords： FPGA; high-speed data transmission; UDP/IP; OFDM receiver0 引言正交频分复用（OFDM）是一种多载波系统，被视为缓解频谱短缺问题的解决方案之一。
OFDM课程实验报告课程名称:基于OFDM调制解调传输的通信系统.实验条件：MATLAB，SIMULINK实验设计思路：尽量保证各模块条理清晰，能很方便的从各子模块的名称中就可以很直观的理解该子模块是干什么用的，将同一个功能的元件打包封装成子系统，这样可以很方便的进行修改和以后的阅读。
第一章--------------前言，绪论OFDM的全称为Orthogonal Frequency Division Multiplexing，意为正交频分复用。
OFDM的思想可以追溯到20世纪60年代，当时人们对多载波调制做了许多理论上的工作，论证了在存在符号间干扰的带限信道上采用多载波调制可以优化系统的传输性能；1970年1月，有关OFDM的专利被首次公开发表；1971年，Weinstein和Ebert在IEEE杂志上发表了用离散傅里叶变换实现多载波调制的方法；20世纪80年代，人们对多载波调制在高速调制解调器、数字移动通信等领域中的应用进行了较为深入的研究，但是由于当时技术条件的限制，多载波调制没有得到广泛的应用；进入20世纪90年代，由于数字信号处理技术和大规模集成电路技术的进步，OFDM技术在高速数据传输领域受到了人们的广泛关注。
现在OFDM已经在欧洲的数字音视频广播（如DAB和DVB）、欧洲和北美的高速无线局域网系统（如HIPERLAN2、IEEE 802.11a）、高比特率数字用户线（如ADSL、VDSL）以及电力线载波通信（PLC）中得到了广泛的应用。
OFDM通信技术是多载波传输技术的典型代表。
多载波传输把数据流分解为若干个独立的子比特流，每个子数据流将具有低得多的比特速率，用这样低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，就构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。
OFDM是多载波传输方案的实现方式之一，利用快速傅里叶逆变换（IFFT，Inverse Fast Fourier Transform）和快速傅里叶变换（FFT，Fast Fourier Transform）来分别实现调制和解调，是实现复杂度最低、应用最广的一种多载波传输方案。
龙源期刊网
基于光移相器的全光正交频分复用技术研究作者：梁猛陆蓉
来源：《现代电子技术》2012年第07期
摘要：为了克服光正交频分复用系统中傅里叶变换和数模转换实现的“电子瓶颈”，达到提高系统传输速率的目的，采用光延迟器和光移相器构建全光离散傅里叶逆变换(IDFT)和离散傅里叶变换(DFT)的方法，设计一个3路全光IDFT/DFT模块，利用Optisystem软件平台仿真实现一个3×40 Gb/s的全光正交频分复用实验系统，并分析系统性能，获得发射光脉冲宽度与系统传输误码率的关系，得到了光脉宽越大误码率越大的结论。
关键词：正交频分复用; 离散傅里叶变换; 光移相器; 光延迟器
中图分类号：TN913.7-34文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2012)07-0034-03。
智能全光网络中的分插复用器件—OADM
李晓东;郝素君
【期刊名称】《飞通光电子技术》
【年(卷),期】2002(002)004
【摘要】当代光纤通信技术的发展方向是超大容量、全光网络、智能化、低成本和集成化，这些巨大发展得益于材料和器件的发展，本文从全光网络中的光交换节点谈起，介绍了全光网特别是城域网光交换节点中最常用的一种器件-光分插复用器（OADM）的概念、工作原理、实现方法。
并探讨了OADM应用于智能网络中的实际价值和发展前景。
【总页数】10页(P205-214)
【作者】李晓东;郝素君
【作者单位】上海交通大学光纤技术研究所，上海200030;上海交通大学光纤技术研究所，上海200030
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.11
【相关文献】
1.全光网络中分插复用(OADM)节点技术 [J], 姜世明;刘宏宇
2.全光网络实现关键:光分插复用(OADM)节点技术 [J], 初元量;张汉一
3.全光密集波分复用系统中光学器件研究进展 [J], 朱道伟;蒋丽娟
4.全光网的关键器件——光交叉连接器与光分插复用器 [J], 邹志威;陈博
5.光网络中的全光上下话路(OADM)技术 [J], 张佰成;吴德明;徐安士;王楚
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OFDMOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM 是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。
其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI 。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。
而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。
OFDM1、基本原理OFDM ——OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。
其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI 。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。
而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。
在向B3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集，时空编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高了系统性能。
包括以下类型：V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多带-OFDM。
2、发展历史第四代移动通信系统上个世纪70年代，韦斯坦（Weistein）和艾伯特（Ebert）等人应用离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶方法（FFT）研制了一个完整的多载波传输系统，叫做正交频分复用（OFDM）系统。
基于FPGA的OFDM调制器设计与实现胡同花;周维龙【摘要】介绍了OFDM信号的优点,并分析了其实现原理,提出一种OFDM高性能数字调制器的FPGA实现方案;采用自顶向下的设计思想,将系统分成FIR滤波器、数控振荡器、移相器、乘法电路和加法电路等5大模块,重点论述了FIR滤波器、数控振荡器的实现,用原理图输入、VHDL语言设计和调用FIR IP核相结合的多种设计方法,分别实现了各模块的具体设计,并给出了其在QuartusII环境下的仿真结果。
结果表明,基于FPGA的OFDM调制器,设计简单,便于修改和调试,性能稳定。
%This article introduced the advantage of OFDM,and analyzed the implementation principle.A high-preformance OFDM digital modulator＇s implementation method based on FPGA was proposed;The system is divied into FIR filter、 NCO、phase shifter、 multiplication circuit and adder using Top-to-Down design,and achieved the specific design of each module by schematic、VHDL、and FIR core.The simulation and experiment of FPGA design were given with QuartusII.Result shows that the OFDM modulator based on FPGA,simple in design,convenient to modify or debug,and it operates stable.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(019)015【总页数】4页(P139-141,144)【关键词】OFDM;FPGA;FIR滤波器;数控振荡器【作者】胡同花;周维龙【作者单位】永州职业技术学院,湖南永州425100 ;湖南工业大学电气与信息工程学院,湖南株洲412008【正文语种】中文【中图分类】TP311;TN919OFDM系统的基本思想是把高速传输的数据流通过串并转换，分配到传输速率相对较低的若干个正交的子信道中进行传输。
光路切换设备的光控相位阵列设计与实现在光通信领域中，光路切换设备扮演着至关重要的角色。
光路切换设备通过精确地控制光信号的传输路径，实现多通道、高带宽、低延迟的数据传输，为现代通信网络的高效运行提供了不可或缺的支持。
而光控相位阵列作为光路切换设备的核心部件，对设备的性能和功能发挥起着重要的作用。
本文将介绍光控相位阵列的设计原理和实现方法。
一、光控相位阵列的基本原理光控相位阵列是一种基于相位调制原理的光路切换设备，其工作原理是通过调节光的相位差来实现信号的选择和切换。
光控相位阵列由一系列的光控元件组成，每个光控元件通过微调光波的传输路径长度，从而控制光信号的相位差，进而实现光路的切换。
光控相位阵列的核心部件是电光调制器。
电光调制器是一种利用电场调节介质的折射率来实现光相位调制的器件。
通过改变电场的大小和方向，电光调制器能够改变光波通过的介质的折射率，从而改变光的传输速度和相位差。
在光控相位阵列中，多个电光调制器按照特定的排列方式连接在一起，形成一个光控相位阵列矩阵。
当外界的控制信号作用于电光调制器时，光控相位阵列矩阵中的电光调制器将根据特定的控制规则改变光的相位差，从而实现光路的切换。
二、光控相位阵列的设计要点1. 光控相位阵列的选材在设计光控相位阵列时，选择合适的材料对保证设备的性能至关重要。
优质的材料应具备较高的折射率调制效应和较低的损耗。
通常，锂铌酸盐、硅基和氧化镁等材料都可以作为电光调制器的材料选择。
2. 光控相位阵列的构成光控相位阵列由多个电光调制器组合而成，因此在设计过程中需要考虑电光调制器的尺寸、排列和连接方式等因素。
合理的组合方式能够实现较高的光控阵列矩阵的密度和切换速度。
3. 光控相位阵列的控制信号光控相位阵列的切换需要外界的控制信号。
合理设计控制信号的电压幅值和频率，能够实现准确、快速地光路切换。
此外，控制信号的传输方式也需要根据具体需求来进行选择。
三、光控相位阵列的实现方法在光通信领域，有多种方法可以实现光控相位阵列，其中包括有源和无源两种实现方式。
华中科技大学硕士学位论文全光OFDM 复用芯片的移相控制系统的硬件设计与实现姓名：王艳波申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：李蔚2010-12-22华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文摘要基于平面光波导技术（PLC：Planar Lightwave Circuit）技术的全光正交频分复用（OOFDM：All-Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing）芯片体积小，易实现，便于集成，是很有潜力的OOFDM系统实现方案。
全光傅立叶变换芯片用于全光正交频分复用光纤通信系统中不仅可以有效提高系统性能，降低其成本，也可以提高系统的频谱利用率以及系统容量，降低系统对高速率电子处理芯片的依赖。
该芯片通过精确控制硅基波导的局部温度，利用热光效应来产生所需要的相移，完成移相的功能，由于光波导的相位对温度的敏感性，温度的变化严重影响整个波导器件的性能，因此要从硅基波导的热光效应的理论出发，根据温度变化与相位的对应关系，确定需要稳定的温度精确值，从而设计出温度控制电路对其精确控制。
基于以上背景，本论文设计了一种精确有效的移相控制系统硬件电路，该电路以高性能ARM单片机ADuC7024作为微处理器，利用其强大的运算控制能力，设计出了同时控制四路温度的电路，而且单片机ADuC7024内部集成了多种硬件电路接口，有效地降低了成本，减小了其体积。
论文设计的硬件电路的结构框架主要分为下载程序电路部分，电压转换部分，单片机ADuC7024,温度采集部分，DA(模数转换）输出部分，DRV591脉宽调制控制部分,TEC（半导体致冷器）和加热片部分等组成。
论文完成了四路移相控制电路的Protel 原理图设计，PCB制板与制作，并与软件控制结合实现了相关接口，调试了制作出的电路板，同时完成了电路板的实验测试。
经过实验测试，本电路对四路温度的控制精度误差在±0.1o C , 控制范围在25 o C ~100 o C。
本电路具有高精度、低耗、结构简单等优点。
关键词：正交频分复用离散傅里叶变换平面光波导温度控制单片机华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文AbstractAll-optical Fourier Transform chip based on planar lightwave circuit (PLC) is regarded as the most potential experimental scheme because of compactness, easy to be implemented and suitable for integration. This chip could be introduced into all-optical Orthogonal frequency division multiplexing (OOFDM) optical communication, which could improve the performance of system and lower the costs, in addition could increase frequency effective and system capacity, and could reduce the dependence of system on high-speed electronic processing chips. The PLC-based chip utilizes thermo-optical effect to realize the phase-shift function. Then temperature control is indispensable to this chip. A thermal control circuit is designed in this thesis. Accuracy temperature control is essential because the phase-shift is very sensitive to temperature. The fluctuation of temperature will severely deteriorate the PLC-based chip’s performance. Therefore, this thesis bases on the theory of thermo-optical effect to PLC, according to function of temperature and phase, determines the accurate temperature to be stabilized, thereby designs an effective and efficient thermal control circuit .This thesis designs an effective and efficient phase control circuit accordingly using ADuC7024 arm microcontroller. Because of ADUC7024's powerful ability, it could control four thermal control circuits simultaneously. Further more, its inner integrates several kinds of hardware interfaces which could reduce the costs and minimize the size.The phase control circuit comprises detective part, which utilizes the ADuC7024 microcontroller, thermal acquisition, DA, driving circuit of pulse width modulation which uses DRV591, Thermoelectric Cooler and hexamine. In depth, this thesis completes the four temperature control circuits Protel schematic design, and completes the PCB boards and production. Moreover, combines with software control to achieve the relevant interfaces, and debugs the circuit board, while completes the experimental test of the circuit boards.The testing results exhibit that the precision error of the control circuit is about ±0.1o C. And the temperature control ranges -40o C to 100o C. Ultimately the thermal control circuit is accurately controlled, very low consume demanded as well as simple and elegant.Key words: Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)Discrete Fourier Transform (DFT) Planar Lightwave Circuit(PLC)Temperature control Microcontroller独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文1 绪论1.1 研究背景、目的和意义OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing正交频分复用）技术，是将高速率的信息数据流经过串/并变换，分割为若干路低速数据流，然后将每个这样的低速数据流调制在相互正交的子载波上[1]。
与传统的频分复用技术比较，OFDM系统可以有效地对抗色散，另外由于各个子载波正交，允许子信道的频谱互相重叠，因此可以提高频谱利用率[2]。
近些年来，由于光纤通信技术的发展，对系统容量和速率的要求快速增加，如何对抗色散是一个有待解决的问题，解决方法中把正交频分复用技术（OFDM）应用到光纤通信系统中很热门，因为全光正交频分复用技术应用在光纤通信系统中，可以有效地对抗色散，所以研究全光傅立叶变换芯片具有很重要的意义。
有多种实现全光傅立叶变换器的方法，其中包括利用时间透镜构成全光傅立叶变换器和利用PLC技术设计的全光傅立叶变换器两大类。
基于PLC技术的全光傅立叶变换芯片体积小，易实现，便于集成，是很有潜力的实现方案[3]。
由于光波导的相位对温度的敏感性，温度的变化严重影响整个波导器件的性能，因此要从硅基波导的热光效应的理论出发，根据温度变化与相位的对应关系，确定需要稳定的温度精确值，从而设计出温度控制电路对其精确控制。
目前光通信中较广泛应用于光栅和激光器的温度控制中，比如在实际产品中对单个DFB激光器的温度控制，国外的控制精度能达到±0.1o C，而国内就不能达到这个控制精度，特别对于研究平面光波导局部部位的温度控制时由于各种因素的影响，难度较大，国内外还没有比较完美的解决方案，2009年OFC会议上日本NTT公司展示的基于硅基平面光波导的全光傅立叶反变换芯片在多个局部部位的温度控制时也没做到很稳定的程度，因些对于研究平面光波导局部部位的温度控制有很大的实用价值[4][5][6]。
