基于FPGA的OOFDM-PON上行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的開題報(bào)告

基于FPGA的OOFDM-PON上行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的開題報(bào)告開題報(bào)告一、研究背景隨著大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶寬需求不斷增大，因此，全光纖接入網(wǎng)絡(luò)（FTTx）逐漸成為許多國(guó)家的主流網(wǎng)絡(luò)。其中，光纖分布式接入網(wǎng)絡(luò)（PON）是一種被廣泛應(yīng)用的全光纖接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。傳統(tǒng)的PON系統(tǒng)采用了波分復(fù)用（WDM）技術(shù)，但是其成本較高，難以滿足大規(guī)模部署的需求。通過OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing(OFDM)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的OFDM-PON系統(tǒng)則存在傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、帶寬利用率高等優(yōu)勢(shì)。OFDM-PON上行系統(tǒng)采用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，可以將帶寬劃分成多個(gè)子載波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而提高了帶寬利用率，同時(shí)也增強(qiáng)了信號(hào)的抗干擾能力。與傳統(tǒng)的PON系統(tǒng)相比，采用OFDM-PON上行系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)在于具有更高的傳輸速度和更遠(yuǎn)的傳輸距離。FPGA作為一種通用可編程器件，在數(shù)字信號(hào)處理方面具有廣泛的應(yīng)用。在OFDM-PON系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，F(xiàn)PGA被用來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)處理和調(diào)制解調(diào)，以及多種算法的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，相較于單片機(jī)和DSP，F(xiàn)PGA的并行計(jì)算和可重構(gòu)特性更加適合OFDM-PON上行系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。二、研究目的及意義OFDM-PON上行系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是其具體實(shí)現(xiàn)需要研究和考慮多個(gè)因素，如調(diào)制解調(diào)技術(shù)、線路編碼、信道估計(jì)和信號(hào)衰減等。因此，本課題旨在基于FPGA實(shí)現(xiàn)一個(gè)OFDM-PON上行系統(tǒng)，并研究如何應(yīng)對(duì)各種非理想條件，如多徑衰落和噪聲等，提高系統(tǒng)的性能和魯棒性。具體來說，本課題的研究目標(biāo)是：（1）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于FPGA的OFDM-PON上行系統(tǒng)，包括信號(hào)調(diào)制解調(diào)、線路編碼、信道估計(jì)和軟件建模等多個(gè)模塊。（2）分析并優(yōu)化OFDM-PON上行系統(tǒng)的多徑衰落和噪聲等非理想因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響。（3）評(píng)估所開發(fā)系統(tǒng)的性能，并與現(xiàn)有的PON系統(tǒng)進(jìn)行比較和評(píng)估。三、研究?jī)?nèi)容及方案本課題的研究?jī)?nèi)容包括：（1）OFDM-PON上行系統(tǒng)的綜述和理論基礎(chǔ)：介紹OFDM技術(shù)、PON技術(shù)和OFDM-PON技術(shù)等相關(guān)概念，以及調(diào)制解調(diào)技術(shù)、線路編碼、信道估計(jì)、信道等化和軟件建模等技術(shù)。（2）OFDM-PON上行系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)：包括基礎(chǔ)硬件設(shè)計(jì)、信號(hào)處理和調(diào)制解調(diào)技術(shù)、信道估計(jì)和信道等化算法、軟件建模和仿真等方面。（3）OFDM-PON上行系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)：對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行FPGA編程和實(shí)現(xiàn)，包括編寫并優(yōu)化調(diào)制解調(diào)和信道估計(jì)算法的代碼。（4）性能評(píng)估和比較：通過實(shí)驗(yàn)和比較，評(píng)估所開發(fā)系統(tǒng)的性能，并與現(xiàn)有的PON系統(tǒng)進(jìn)行比較和評(píng)估。本課題的研究方案如下：（1）調(diào)研OFDM-PON上行系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，包括調(diào)制解調(diào)技術(shù)、線路編碼、信道估計(jì)和信道等化等，以及FPGA編程和實(shí)現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)。（2）進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括基礎(chǔ)硬件設(shè)計(jì)、信號(hào)處理和調(diào)制解調(diào)技術(shù)、信道估計(jì)和信道等化算法、軟件建模和仿真等方面。（3）FPGA編程和實(shí)現(xiàn)：對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行FPGA編程和實(shí)現(xiàn)，包括編寫并優(yōu)化調(diào)制解調(diào)和信道估計(jì)算法的代碼。（4）性能評(píng)估和比較：通過實(shí)驗(yàn)和比較，評(píng)估所開發(fā)系統(tǒng)的性能，并與現(xiàn)有的PON系統(tǒng)進(jìn)行比較和評(píng)估。四、預(yù)期成果（1）完成基于FPGA的OFDM-PON上行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試。（2）分析并優(yōu)化OFDM-PON上行系統(tǒng)的多徑衰落和噪聲等非理想因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響。（3）評(píng)估所開發(fā)系統(tǒng)的性能，并與現(xiàn)有的PON系統(tǒng)進(jìn)行比較和評(píng)估。（4）完成科研論文的撰寫和發(fā)表，并提交系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的源代碼。五、研究計(jì)劃|時(shí)間|研究任務(wù)||--------|---------------------------||2022.3月|系統(tǒng)調(diào)研和方案設(shè)計(jì)||2022.4月|FPGA編程和實(shí)現(xiàn)||2022.5月|進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和性能評(píng)估