%37تخفیف

دانلود پروژه:استفاده از OFDMبرای بهبود ظرفیت انتقال ROF

تعداد 134صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir

کارشناسی ارشد مهندسی برق

گرایش الکترونیک

عنوان:

استفاده از  OFDMبرای بهبود ظرفیت انتقال ROF

چکیده

امروزه ادغام شبکه های نوری و رادیو بی سیم راه حل مناسب و نوید بخش برای انتقال داده با سرعت و کیفیت بالا می باشد.فناوری ROF  به معنی سیگنال نوری است که در فرکانس های رادیویی مدوله شده و با استفاده از فیبر نوری ارسال می شود و این قابلیت را دارد که انعطاف پذیری ،ظرفیت انتقال و پهنای باند بالا به همراه قیمت کاهش یافته را ارائه دهد .روش های مختلفی برای مالتی پلکس کردن حامل در این فناوری مورد استفاده قرار می گیرد.مدولاسیون تقسیم فرکانس متعامد(OFDM) تکنولوژی از نوع مدولاسیون است که بیش از چند شبکه بی سیم و کانال نوری را پوشش می دهد و داده های زیادی را توزیع می کند و شمار زیادی از حامل ها را می تواند هم پوشانی کند.در این پایان نامه از روش OFDM برای افزایش ظرفیت ROF بهره گرفته شده است که کاربرد آن برای تولیدات آینده هردو شبکه های تلفن همراه وثابت است.بدین منظور از میان تکنیک های متفاوت مدولاسیون از مدولاسیون دیجیتال  QAM استفاده می شود که کارایی طیفی بهتر و احتمال تشخیص خطای کمتری را از خود نشان می دهد .سیستم مورد نظر در شبیه سازی Optisystem 12.0 طراحی و پیاده سازی گردید.نتایج شبیه سازی در مدلهای مختلف QAM مواردی نظیر نمودار فلکی ،سیگنال طیف RF ،سیستم نرخ خطای بیت را در برمی گیرد که در این پایان نامه مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت.

کلید واژگان:WLAN ،ROF، OFDM،QAM،IFFT، FFT

 

عنوان                                              فهرست مطالب                                       صفحه                                                                                                                                       چکیده………………………………………………………………………………………………………..1

فصل اول: ارسال ودریافت اطلاعات از طریق فیبر نوری

1-1-مقدمه………………………………………………………………………………………………………… 3

1-2- فناوری ارسال و دریافت اطلاعات از طریق فیبر نوری……………………………………………………5

1-2-1 شرح عملکرد سیستمROF …………………..…………………………………………………………6

1-2-2-مشخصه های ارتباط ROF………………………………………………………………………………………8

1-3-مزیت های تکنولوژی ROF………………………………………………………………………………………..9

.-3-1-پهنای باند بالا……………………………………………………………………………………………………….9

1-3-2-کاهش تلفات اعوجاج…………………………………………………………………………………………..10

1-3-3-نصب و راه اندازی آسان……………………………………………………………………………………….11

1-3-4-ایمنی نسبت به تداخل فرکانس رادیو ………………………………………………………………………11

1-3-5-کاهش توان مصرفی……………………………………………………………………………………………..11

1-3-6-انعطاف پذیری در کارکرد……………………………………………………………………………………..12

1-3-7-ویژگی های سیستم رادیویی………………………………………………………………………………….12

1-3-8-امواج میلیمتری………………………………………………………………………………………………….13

1-4-کاربردهای روش ROF…………………………………………………………………………………………..13

1-4-1-شبکه های سلولی ……………………………………………………………………………………………13

1-4-2-سیستم توزیع ویدئو …………………………………………………………………………………………13

1-4-3-ارتباطات ماهواره ای ………………………………………………………………………………………..14

1-4-4-شبکه های بی سیم……………………………………………………………………………………………14

1-4-5-سرویس پهن باند موبایل……………………………………………………………………………………14

1-4-6-شبکه های محلی بی سیم…………………………………………………………………………………..15

1-4-7-کنترل و ارتباطات وسیله نقلیه……………………………………………………………………………..15

1-5-محدودیت های تکنولوژی ROF.…………………………………………………………………………….16

1-6-روش OFDM در سیستم ROF………………………………………………………………………………16

فصل دوم: تکنیک چندگانه فرکانس متعامد

2-1-تاریخچه OFDM ………………………………………………………………………………………………..19

2-2-تکنیک چندگانه فرکانس متعامد……………………………………………………………………………….20

2-3-تعامد…………………………………………………………………………………………………………………20

2-4-سیگنال OFDM……………………………………………………………………………………………………21

2-5-شرح سیستم OFDM………………………………………………………………………………………..23

2-5-1-تبدیل سری به موازی…………………………………………………………………………………….24

2-5-2-روش های مدولاسیون……………………………………………………………………………………24

2-5-3-پیاده سازی تبدیل فوریه گسسته OFDM……………………………………………………………….25

2-5-4-فاصله ی حفاظتی برا ی OFDM…………………………………………………………………………26

2-5-5-تبدیل A/D  و D/A. ………………………………………………………………………………………..27

2-6- مزایای OFDM…………………………………………………………………………………………………28

2-7-معایب OFDM. …………………………………………………………………………………………………28

2-7-1-نسبت توان ماکزیمم به متوسط……………………………………………………………………………29

2-7-2-حساسیت نویز فاز وانحراف فرکانس…………………………………………………………………….31

2-7-3-خطای انحراف زمان…………………………………………………………………………………………32

2-8- OFDM کدگذاری…………………………………………………………………………………………….32

2-9-OFDM نوری………………………………………………………………………………………………………..33

فصل سوم: تشرح سیستم OFDM-ROF.

3-1-تعریف مدولاسیون QAM………………………………………………………………………………………….36

3-2-مودم QAM…………………………………………………………………………………………………………….37

3-2-1-بخش فرستنده……………………………………………………………………………………………………..38

3-2-1-1-مبدل آنالوگ به دیجیتال……………………………………………………………………………………..38

3-2-1-2-امواج ورودی و خروجی به ADC……………………………………………………………………….39

3-2-1-3-بخش Mapping………………………………………………………………………………………………39

3-2-1-4-بخش Filtering…………………………………………………………………………………………41

3-2-1-5- فیلتر FIR…………………………………………………………………………………………………42

3-2-1-6-بخش Modulation…………………………………………………………………………………….43

3-2-2-بخش گیرنده………………………………………………………………………………………………….43

3-2-2-1-دمدولاتور I-Q. …………………………………………………………………………………………..43

3-2-2-2-دیجیتال کردن دیتا. ………………………………………………………………………………………44

3-3-لینک انتقال نوری………………………………………………………………………………………………….44

3-3-1-فیبر نوری……………………………………………………………………………………………………….45

3-3-1-1-فیبر چند مودی در برابر تک مود………………………………………………………………………45

3-3-1-2-تضعیف در فیبر ……………………………………………………………………………………………46

3-3-1-3-پراکندگی در فیبر………………………………………………………………………………………….46

3-3-1-4-خواص غیر خطی در فیبر……………………………………………………………………………….47

3-3-2-فر ستنده منبع لیزر……………………………………………………………………………………………47

3-3-3-مدولاسیون نوری……………………………………………………………………………………………..48

3-3-3-1-سیستم مدولاسیون الکترونوری………………………………………………………………………..49

3-3-3-2-مدولاتور الکترونوری Mach zehendr. ……………………………………………………………49

3-3-4-گیرند ه های آشکارساز نوری…………………………………………………………………………….51

3-3-5-تقویت کننده های نوری…………………………………………………………………………………51

3-3-5-1-تقویت کننده دوپ شده با فیبر. ……………………………………………………………………52.

3-4-مدل سیستم OOFDM-RoF… ……………………………………………………………………………53

3-4-1روش مدولاسیون …………………………………………………………………………………………..54

3-4-2-روش های آشکارساز نوری. …………………………………………………………………………..56

3-4-2-1-آشکارساز مستقیم نوریOFDM. …………………………………………………………………56

3-4-2-2-شناسایی همگرایی OFDM نوری. ……………………………………………………………….59

3-4-3-برابر سازی…………………………………………………………………………………………………60

فصل 4 : نتایج شبیه سازی و تحلیل عملکرد

4-1-نرم افزار شبیه سازی OptiSystem…………………………………………………………………….63

4-2-سیستم QAM-OFDM RoF. …………………………………………………………………………..64

4-2-1-مدل فرستنده………………………………………………………………………………………………66

4-2-1-1-فرستنده فرکانس رادیویی………………………………………………………………………….67

4-2-1-2-فرستنده نوری………………………………………………………………………………………..68

4-2-2–مدل خط انتقال نوری. ………………………………………………………………………………..69

4-2-3-مدل گیرنده……………………………………………………………………………………………….69

4-2-3-1-گیرنده نوری………………………………………………………………………………………….70

4-2-3-2-گیرنده RF………………………………………………………………………………………………71

4-3-نتایج شبیه سازی سیستم QAM-OFDM RoF4 برای فاصله  Km50. ……………………………71

4-3-1-نتایج شبیه سازی مدل فرستنده………………………………………………………………………….72

4-3-2-نتایج شبیه سازی مدل گیرنده……………………………………………………………………………75

4-4-نتایج شبیه سازی سیستم QAM-OFDM RoF 4 برای فاصله Km100……………………………77

4-4-1-نتایج شبیه سازی مدل فرستنده. …………………………………………………………………………77

4-4-2-نتایج شبیه سازی مدل گیرنده…………………………………………………………………………….79

4-5-نتایج شبیه سازی سیستم QAM-OFDM RoF 4 برای فاصله Km150………………………………81

4-5-1-نتایج شبیه سازی مدل فرستنده……………………………………………………………………………..81

4-5-2-نتایج شبیه سازی مدل گیرنده……………………………………………………………………………….83.

4-6-نتایج شبیه سازی سیستم QAM-OFDM RoF 4 برای فاصله Km200………………………………….85

4-6-1-نتایج شبیه سازی مدل فرستنده   ………………………………………………………………………………85

4-6-2-   نتایج شبیه سازی مدل گیرنده……………………………………………………………………………….87.           4-7-نتایج شبیه سازی سیستم QAM-OFDM RoF16 برای فاصله Km 50…………………………………88

4-7-1-نتایج شبیه سازی مدل فرستنده………………………………………………………………………………….89

4-7-2-نتایج شبیه سازی مدل گیرنده…………………………………………………………………………………….92

 4-8-نتایج شبیه سازی سیستم QAM-OFDM RoF16 برای فاصله  Km100………………………………….94

4-8-1-نتایج شبیه سازی مدل فرستنده………………………………………………………………………………..94

4-8-2-نتایج شبیه سازی مدل گیرنده………………………………………………………………………………….96

4-9-نتایج شبیه سازی سیستم QAM-OFDM RoF16 برای فاصله  Km150…………………….98

4-9-1-نتایج شبیه سازی مدل فرستنده……………………………………………………………………………….. 98

4-9-2- نتایج شبیه سازی مدل گیرنده. ………………………………………………………………………………100

4-10-نتایج شبیه سازی سیستم OFDMROF-QAM256  برای فاصله Km100……………………………101

4-10-1-نتایج شبیه سازی مدل فرستنده……………………………………………………………………………..105

4-10-2-نتایج شبیه سازی مدل گیرنده………………………………………………………………………………107

فهرست شکل ها

فصل اول:

(شکل 1-1 ):یک معماری معمول RoF…………………………………………………………………………………….6

شکل (2-1):معماری سیستم ارتباطات ROF……………………………………………………………………………….7

شکل(3-1):شماتیک انتقال سیگنال رادیویی برای سیستم ROF………………………………………………………..8

شکل(4-1):مدل OFDM برای شبکه ROF…………………………………………………………………………………16

فصل دوم:

شکل(1-2):تاریخچه شکل گیری اصولی تئوری OFDM برای اجراء کردن کاربردی……………..………….19

(شکل 2-2): طیف متعامد OFDM……………………………………………………………………………………………21

(شکل3-2): تصویر یک دیاگرام برای چند زیرحامل سیستم مدولاسیون…………………………………………….21

(شکل4-2):بلوک دیاگرم پایه سیستم OFDM……………………………………………………………………………..23

(شکل5-2):پیشوند چرخه ای در یک نماد OFDM………………………………………………………………………27

(شکل6-2):توان ماکزیمم در سیستم OFDM……………………………………………………………………………….29

(شکل7-2):نشان دهنده منحنی برای نسبت توان ماکزیمم به توان متوسط در OFDM با مقدار متفاوت زیرحامل ها…………………………………………………………………………………………………………………………..30

(شکل8-2): مقایسه بین OFDM بی سیم و OFDM نوری………….…………………………..33

فصل سوم:

(شکل1-3):مدولاتور و دمدولاتور دامنه تربیعی…………………………………………………………………………..36

(شکل2-3):بلوک دیاگرام فرستنده و گیرنده مودم دامنه تربیعی……………………………………………………….37

(شکل3-3):نوع عملیات در یک مبدل آنالوگ به دیجیتال……………………………………………………………….38

(شکل4-3):دیاگرام فضای حالت QAM16………………………………………………………………………………..40

(شکل5-3 ):نمایش مولفه فازو دامنه در حوزه زمان……………………………………………………………………..41

(شکل 6-3): مشخصه فیلتر نایکوئیست ایده ال با پاسخ ضربه بدون ISI …………..………………………..42

(شکل7-3): لینک انتقال نوری  ………………………………………………………………………………………………44

(شکل8-3):شکل پایه مدولاتور نوری……………………………………………………………………………………….50

شکل(9-3):شماتیک تقویت کننده دوپ شده با فیبر………………………………………………………………………52

(شکل10-3) :بلوک دیاگرام سیستم OFDM-ROF………………………………………………………………………53

(شکل11-3): شماتیک مدولاسیون نوری فاز و دامنه……………………………………………………………………55

(شکل12-3):سیستم ارتباطات آشکار ساز نوری مستقیم OFDM برای انتقال مسافت طولانی…….………56

(شکل13-3):گیرنده طیف نوری ……………………………………………………………………………………………57

(شکل14-3):مولفه مفید در طیف الکتریکی……………………………………………………………………………..57

(شکل15-3):خروج ناخواسته نویز از باند……………………………………………………………………………….58

(شکل16-3):آشکارسازی مستقیم در گیرنده…………………………………………………………………………….58

(شکل17-3):اساس همدوسی گیرنده OFDM…………………………………………………………………………..60

(شکل18-3):اغتشاش فاز روی نمودار گیرنده……………………………………………………………………………61

فصل چهارم:

(شکل1-4):دیاگرام های فضایی……………………………………………………………………………………………65

(شکل 2-4 ):فرستنده فرکانس رادیویی………………………………………………………………………………….67

(شکل 3-4 ):فرستنده نوری……………………………………………………………………………………………….. 68

(شکل 4-4): مدل خط انتقال نوری………………………………………………………………………………………69

(شکل 5-4):گیرنده نوری…………………………………………………………………………………………………..70

(شکل 6-4): گیرنده RF……………………………………………………………………………………………………71

(شکل 7-4): مدل فرستنده…………………………………………………………………………………………………72

(شکل 8-4) الف: نمودارفلکی QAM …………………………………………………………………………………73

(شکل8-4 )ب:خروجی سیگنال طیف RF-OFDM در فرستنده………………..………………………..73

شکل 9-4 مدل خط انتقال نوری…………………………………………………………………………………………73

(شکل 10-4)الف: نتیجه طراحی لینک نوری برای قبل فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری ..74

(شکل10-4)ب: نتیجه طراحی لینک نوری برای بعد فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری…..74

(شکل11-4): مدل گیرنده…………………………………………………………………………………………………..75

(شکل 12-4)الف: نمودار فلکی QAM………………………………………………………………………………….75

(شکل 12-4)ب: ورودی سیگنال طیف RF-OFDM  درگیرنده……………………………………………..75

(شکل 13-4)الف: Q فاکتور ………………………………………………………………………………………………..76

(شکل 13-4)ب: Min BER………………………………………………………………………………………………..76

(شکل14-4) الف:نمودار فلکی QAM……………………………………………………………………………………77

(شکل 14-4)ب: خروجی سیگنال طیف RF-OFDM در فرستنده………………….……………………….77

(شکل 15-4) الف: نتیجه طراحی لینک نوری برای قبل فیلتر سیگنال باند پایه نور……………………………78

(شکل15-4) ب:نتیجه طراحی لینک نوری برای بعد فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری………78

(شکل 16-4) الف: نمودار فلکی QAM……………………………………………………………………………………79

(شکل 16-4 )ب:ورودی سیگنال طیف RF-OFDM  درگیرنده. ……………………………………………………79

(شکل 17-4)الف: Q فاکتور…………………………………………………………………………………………………..80

)شکل 17-4(ب : Min BER………………………………………………………………………………………………..80

شکل 18-4 الف (:نمودار فلکی QAM  …………………………………………………………………………………..81

)شکل 18-4 ( ب : خروجی سیگنال طیف RF-OFDM در فرستنده…………………………………………………81

شکل 19-4( الف:نتیجه طراحی لینک نوری برای قبل  فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری…….82

(شکل 19-4)ب: :نتیجه طراحی لینک نوری برای بعد فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری……..82

)شکل 20-4 (الف:نمودار فلکی QAM……………………………………………………………………………………….83

(شکل 20-4 (ب:ورودی سیگنال طیف RF-OFDM  درگیرنده………………………………………………………..83

(شکل 21-4)الف: Q فاکتور……………………………………………………………………………………………………84

)شکل 21-4)ب: Min BER…………………………………………………………………………………………………..84

)شکل 22-4)الف :نمودار فلکی QAM…………………………………………………………………………………….85

(شکل 22-4( ب:خروجی سیگنال طیف RF-OFDM در فرستنده…………………………………………………..85

(شکل 23-4 (الف:نتیجه طراحی لینک نوری برای قبل فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری…….86

(شکل 23-4)ب:تیجه طراحی لینک نوری برای  بعد فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری……….86

(شکل 24-4 )الف:نمودار فلکی……………………………………………………………………………………………….. 87

(شکل 24-4)ب: ورودی سیگنال طیف RF-OFDM  درگیرنده……………………………………………………….87

(شکل 25-4)الف: Q فاکتور……………………………………………………………………………………………………..88

(شکل25-4)ب: Min BER……………………………………………………………………………………………………..88

(شکل 26-4) :مدل فرستنده……………………………………………………………………………………………………..89

(شکل 27-4)ب: نمودار فلکی QAM…………………………………………………………………………………………89

(شکل 27-4)الف:خروجی سیگنال طیف RF-OFDM در فرستنده……………………………………………………90

(شکل 28-4): مدل خط انتقال نوری………………………………………………………………………………………….90

(شکل 29-4)الف: نتیجه طراحی لینک نوری برای قبل فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری…….91

(شکل29-4)ب: نتیجه طراحی لینک نوری برای بعد فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری………91

(شکل 30-4 ):مدل گیرنده……………………………………………………………………………………………………..92

(شکل 31-4 )الف:نمودار فلکی QAM……………………………………………………………………………………..92

(شکل 31-4)ب: ورودی سیگنال طیف RF-OFDM در فرستنده…………………………………………………….92

(شکل 32-4)ب: Min BER…………………………………………………………………………………………………..93

(شکل 32-4) الف:Q  فاکتور…………………………………………………………………………………………………..93

(شکل 33-4): نمودار فلکی QAM ………………………………………………………………………………………….94

(شکل 33-4): خروجی سیگنال طیف RF-OFDM در فرستنده……………………………………………………….94

(شکل 34-4)الف: نتیجه طراحی لینک نوری برای قبل فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری…….95

(شکل34-4)ب: نتیجه طراحی لینک نوری برای بعد فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری……….95

(شکل 35-4 )الف:نمودار فلکی QAM………………………………………………………………………………………96

(شکل 35-4)ب: ورودی سیگنال طیف RF-OFDM در فرستنده……………………………………………………..96

(شکل 36-4)الف: Q فاکتور…………………………………………………………………………………………………….97

(شکل 36-4)ب: Min BER……………………………………………………………………………………………………97

(شکل 37-4 )الف:نمودار فلکی QAM……………………………………………………………………………………..98

(شکل 37-4)ب: خروجی سیگنال طیف RF-OFDM در فرستنده……………………………………………………98

(شکل 38-4)الف: نتیجه طراحی لینک نوری برای قبل فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری……99

(شکل38-4)ب: نتیجه طراحی لینک نوری برای بعد فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری……..99

(شکل 39-4 )الف:نمودار فلکی QAM…………………………………………………………………………………..100

(شکل 39-4): ورودی سیگنال طیف RF-OFDM در فرستنده……………………………………………………100

(شکل 40-4) الف: Q فاکتور……………………………………………………………………………………………….101

(شکل 40-4 ) ب:Min BER……………………………………………………………………………………………….101

(شکل 41-4 )الف:نمودار فلکی QAM…………………………………………………………………………………..102

(شکل41-4)ب: خروجی سیگنال طیف RF-OFDM در فرستنده………………………………………………….102

(شکل 42-4): نتیجه طراحی لینک نوری برای قبل فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری………102

(شکل42-4)ب: نتیجه طراحی لینک نوری برای بعد فیلتر سیگنال باند پایه OFDM برای  فیبر نوری…….102

(شکل 43-4) الف:نمودار فلکی QAM…………………………………………………………………………………..104

(شکل 43-4)ب: ورودی سیگنال طیف RF-OFDM در گیرنده……………………………………………………104

(شکل 44-4)الف:  Qفاکتور  ……………………………………………………………………………………………….104

(شکل 44-4)ب: Min BER………………………………………………………………………………………………..104

 

 

 

فهرست حروف اختصاری :

OFDM=Orthogonal Frequency Division Multiplexing

ROF=Radio over Fiber

CMOS= Complementary metal–oxide–semiconductor

QAM=Quadrature Amplitude Modulation

MQAM= Mray Quadrature Amplitude Modulation

IFFT=Inverse Fast Fourier Transform

FFT=Fast Fourier Transform

GIPOF=Graded-Index Plastic Optical Fiber

SCM=Sub-carrier Multiplexing

WDM=Wavelength Division Multiplexing

PSK=phase shift keying

BPSK=Binary Phase Shift Keying

QPSK=Quadrature Phase Shift Keying

RF=Radio Frequency

GSM=Global System Mobile

UMTS=Universal Mobile Telecommunication System

WLAN=Wireless Local Area Network

WIMAX=Worldwide Interoperability for Microwave Access

IF=Intermediate Frequency

CO=Central office

BS=Base Station

MF=Multimode fiber

SMF=Single Mode Fiber

OTDM=Optical time Division Multiplexing

RAU=Radio Access Unit

LAN=Local Area Network

MVDS=Multipoint Video Distribution Services

MBS=Mobile Broadband System or Service

ITS=Intelligent transport systems

MCM=Multi-Carrier Modulation

IDFT=Inverse discrete Fourier Transform

ISI=Inter-symbol Interference

DAC=Digital-to-Analogue Converter

ADC=Analogue-to- Digital Converter

PAPR=Peak-to-Average Power Ratio

CCDF=Complementary cumulative distribution function

MSR=Multiple signal representation

BER=Bit Error rate

CF=Cyclic prefix

ICI=Inter Carrier Interference

 SNR=Signal to Noise Ratio

LPF=Low pass filter

VCSEL= Vertical Cavity Surface Emitting Laser

 DFL=Distributed Feedback Laser

FPL=Fabry Perot Laser

DPSK=Differential phase shift keying

SONET =Synchronous Optical Network

SDH= Synchronous Digital Hierarchy

MZM=Mach-Zehnder Modulator

DD=Direct Detection

 EIO=Electronic Inventory Online

OSSB=Optical Single Side Band

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo