光學正交分頻多工實驗系統

Optical OFDM Experimental System

翁浚源(Chun-Yung Ong)

指導教授 ： 馮開明

國立清華大學/電機資訊學院/通訊工程研究所/碩士(2010年)

摘要

在全球通訊以及網際網路發達的現在，人們所追求的是更高的傳輸速度與品質，而光纖通訊因具備高頻寬、低損失及傳輸時不受電磁波的影響等優點，再加上光放大器和光調變器發展，光通訊系統技術也隨之快速的進步。光纖通訊的應用範圍相當廣泛，大致上可分為幾個重要領域，分別為電信網路 (Telecom)、數據網路 (Datacom)、有線電視 (CATV)光纖傳輸網路….等等。
相較於傳統的光通訊系統，光學正交分頻多工系統 (optical OFDM system)最大的優勢在於可以在DSP (digital signal process)處理大部分光上面的問題，比如說光訊號傳輸受到色散 (chromatic dispersion)的影響而造成phase delay，可在傳輸端複製一部份的OFDM訊號當作guard interval，避掉訊號之間的影響(intersymbol interference)以及接收時的訊號損失，然而，傳統的光通訊系統需要使用色散補償光纖。以及OFDM的正交特性可以提升頻譜效應，相較於傳統的光通訊系統，越高的傳輸速率就需要更大的頻寬，OFDM可以節省約兩倍的頻寬並且維持高速的位元傳輸速率。
本篇論文主要就是架設出光學正交分頻多工系統的實驗，在接收端使用direct-detection接收，系統複雜度較簡單但是在傳輸端必須傳送一根載波伴隨著OFDM訊號，所以在傳輸端的IFFT內subcarrier作適當的安排[1]，除了傳輸時可以帶一根載波並且訊號可以偏壓在光調變器的線性區，接收時也可以避掉signal-signal beating interference (SSBI)[2]，並且將此系統作CSPR (carrier signal power ratio)的最佳化。就目前direct-detection光學正交分頻多工系統的研究領域中，A. J. Lowery由20 Gb/s的位元傳輸速率[3]到使用self-coherent以及PDM (polarization division multiplexing)的方式大幅提升位元傳輸速率達120 Gb/s [4]。

關鍵字

OFDM

參考文獻

[1] Wei-Ren Peng, “Theoretical and Experimental Investigations of Direct-Detected RF-Tone-Assisted Optical OFDM Systems,” Journal of Lightwave Technology, Vol. 27, NO. 10, MAY 15, 2009

[2] A. J. Lowery, “Amplified-spontaneous noise limit of optical OFDM lightwave systems,” Optics Express 860, Vol. 16, NO. 2, January 21, 2008

[4] A. J. Lowery, “120 Gbit/s Over 500-km Using Single-Band Polarization-Multiplexed Self-Coherent Optical OFDM,” Journal of Lightwave Technology, Vol. 28, NO. 4, February 15, 2010

[5] R. W. Chang. Synthesis of band-limited orthogonal signals for multi-channel data　transmission【J】.Bell syst.Tech. J.，Dec. 1966，45：1775 – 1796

[6] R. W. Chang. A Theoretical Study of Performance of an Orthogonal Multiplexing　Data Transmission Scheme【J】.IEEE Trans. Commun.，1968，C-16：529-540