[00973441]光接入网中高速实时系统及其关键算法

随着虚拟现实，物联网，高清视频等移动业务的出现，5G空口速率的急剧增长需要光接入网提供更大的传输带宽，基于正交频分复用(OFDM)的无源光网络是光接入网的发展方向。对基于OFDM的无源光网络的研究成果大多基于离线处理方式产生OFDM信号，没有考虑高速实时光OFDM系统中关键数字信号处理算法实现的复杂度、计算精度、硬件系统的工作频率以及片上资源开销等，此外，高速实时光OFDM系统面临实现方式复杂、成本高等诸多关键问题，影响了其在无源光网络中实用化的进程。该项目在高速实时光OFDM系统基于硬件实现的关键数字信号处理算法、基于硬件实现高速实时光OFDM系统以及其在光接入网的低成本实现方法等关键科学问题上获得突破，为高速实时光OFDM系统在光接入网的实用化奠定了重要的理论和实验基础，主要科学发现如下： 1、创新地提出了一系列适合硬件数字信号处理(DSP)芯片高效实现的高速实时光OFDM系统的关键数字信号处理算法，降低了硬件DSP芯片的功耗和系统的实现成本。率先提出了一种新的基于大尺寸快速傅里叶变换/逆变换的符号同步及简化的导频信道估计算法，和一种有效地采样时钟频率同步算法，降低了硬件DSP芯片的实现复杂度和系统开销。 2、基于商用可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片硬件实现了高速实时光OFDM系统，在国内率先采用商用FPGA芯片实现了频谱效率最高达到8.88bit/s/Hz的实时光OFDM收发机，首次实现了1024QAM的实时OFDM发送机产生5.55Gbps信号，在20km单模光纤中传输。此外，首次提出并实现了基于FPGA芯片的软件自定义无线与光纤混合通信的实时光OFDM系统。 3、提出了一种重叠频域均衡算法补偿光纤信道及光电器件损伤，基于长度有效的快速傅里叶变换/逆变换方法提高了系统的频谱效率，提出了一种基于光频梳传输光OFDM信号的方法，降低了光电器件的成本，可灵活地提供用户不同速率需求，降低高速光OFDM系统在光接入网的实现成本。 项目组成员已在光通信领域发表论文100余篇，其中JCR—区论文14篇，JCR二区论文22篇，被SCI收录86篇，SCI期刊论文总引用735次。研究成果产生广泛学术影响，成果被国内外同行高度评价。5篇代表性论文SCI总引用94次。在OFC国际会议做口头报告2次，SPIE Photonics West国际会议做邀请报告1次，获湖南省优秀博士学位论文1篇，湖南省优秀硕士学位论文2篇。