课题基金 / 基金详情

高速滤波器组多载波PON的算法与硬件实现

批准号:
62075147
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
高明义
依托单位:
学科分类:
传输与交换光子器件
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
高明义

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
高速无源光网络(PON)是推动我国宽带光接入及高速5G/后5G网络快速发展的关键技术,对促进社会经济发展及提升综合国力具有重要的战略意义。滤波器组多载波(FBMC)信号具有色散容忍度高、灵活性强、带外频谱泄露低及易与5G网络无缝融合的优点,在高速PON方面极具发展潜力。然而,在构建高速FBMC-PON时存在以下关键问题:(1)多载波信号的高峰均功率比极易诱发信号畸变;(2)低成本PON采用的低速光电器件极大限制了系统的容量;(3)高阶调制FBMC信号低噪声容忍度严重制约了系统的性能。为解决以上问题,本项目创新性地提出了灵活极化码、超奈奎斯特新型软解映射预编码、符号翻转概率整形等数字信号处理算法,并构建基于可编程逻辑门阵列硬件系统,实现高速FBMC-PON的核心算法。本课题有望在高速FBMC-PON的基础应用研究方面取得创新性成果,为未来大容量网络的发展提供重要理论依据和技术支撑。
英文摘要
High-speed passive optical network is a key technology to promote the development of broadband optical access network and 5G/post-5G network, which plays an important role in booming economic growth and improving the overall national strength. Filter band multicarrier (FBMC) signal has the advantages of strong dispersion tolerance, high flexibility, low out-of-band leakage and seamless convergence of optical and mobile networks for 5G, which is a promising candidate for high-speed PON. There are several challenges to realize a high-speed FBMC-PON. First, high peak-to-average power ratio of the multicarrier signal severely distorts the signal’s waveform. Second, low-speed optical and electrical components in cost-effective PON significantly limit the PON’s capacity. Third, high-order modulation FBMC signal is susceptible to noise and worsens the performance of PON. Therefore, the innovative digital signal processing algorithms of the flexible polar coding, the novel faster-than-Nyquist soft de-mapping precoding and symbol-swapping-based probabilistic shaping are proposed to solve the above issues. Meanwhile, the field-programmable gate array is designed to implement the key algorithms of high-speed FBMC-PON. The achieved progresses on the fundamental and application researches of high-speed FBMC-PON, will provide important theories and technologies to develop and apply the future large-capacity optical access network and high-speed 5G/post-5G network.
高速无源光网络(PON)是推动我国宽带光接入及高速5G/后5G网络快速发展的关键技术,对促进社会经济发展及提升综合国力具有重要的战略意义。滤波器组多载波(FBMC)信号具有色散容忍度高、灵活性强、带外频谱泄露低及易与5G网络无缝融合的优点,在高速PON方面极具发展潜力。然而,在构建高速FBMC-PON时存在以下关键问题:(1)多载波信号的高峰均功率比极易诱发信号畸变;(2)低成本PON采用的低速光电器件极大限制了系统的容量;(3)高阶调制FBMC信号低噪声容忍度严重制约了系统的性能。为解决以上问题,本项目创新性地提出了灵活极化码、超奈奎斯特新型软解映射预编码、符号翻转概率整形等数字信号处理算法,并构建基于可编程逻辑门阵列硬件系统,实现高速FBMC-PON的核心算法。.主要研究成果包括:(1)在10GHz低成本窄带宽系统上实现高速25GBd FBMC及UFMC多载波光纤传输系统。针对FBMC系统中信道估计算法存在的冗余高、精度低等问题,提出了低冗余、高性能的基于复数神经网络的信道估计方法,该方法利用1%的冗余可以获得传统信道估计中10%冗余才能达到的误码性能。与FBMC相比,UFMC通过复用多个子载波共用滤波器方法,减小算法复杂度,项目利用子载波带滤波的方法减小了25GBd信号的高频衰落,并实现了128-QAM UFMC信号的传输。(2)在10GHz低成本窄带宽系统上实现420Gb/s通信容量。项目建立超奈奎斯特新型软解映射预编码算法模型方案,利用10-km的7芯光纤实现30GBd PAM-4信号的传输,系统容量达到420Gb/s。(3)实现了高阶调制1024-QAM UFMC信号在30-km单模光纤上的高性能传输。项目研发了针对高阶调制1024-QAM UFMC系统的非线性损伤补偿技术,利用信号二次项所携带的信息构建数学模型,补偿由于光电器件引入的信号非线性畸变,成功实现了1024-QAM UFMC信号在30-km单模光纤上的高性能传输。项目执行期间已授权中国发明专利13项,发表学术论文34篇,其中SCI期刊论文14篇,培养研究生13名,已资助研究生参加国际会议20人次。依托项目搭建的实验系统及仿真平台可供开展多载波通信领域的实验及理论研究。
连续调谐波长变换在正交频分复用弹性光网络中的应用
  • 批准号:
    61307082
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    高明义
  • 依托单位:
国内基金
海外基金