基于FPGA的數(shù)字光端機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的開(kāi)題報(bào)告

基于FPGA的數(shù)字光端機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的開(kāi)題報(bào)告一、選題背景及意義數(shù)字光端機(jī)是光纖通信系統(tǒng)中的重要組成部分，用于光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大和數(shù)字光信號(hào)處理等功能。傳統(tǒng)的數(shù)字光端機(jī)采用ASIC（ApplicationSpecificIntegratedCircuit）設(shè)計(jì)，但這種芯片的設(shè)計(jì)成本高昂，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，一旦生產(chǎn)、測(cè)試、調(diào)試中出現(xiàn)問(wèn)題，則代價(jià)更大。因此，近年來(lái)越來(lái)越多的研究人員開(kāi)始采用FPGA（Field-ProgrammableGateArray）進(jìn)行數(shù)字光端機(jī)的設(shè)計(jì)。FPGA可以通過(guò)編程修改功能實(shí)現(xiàn)，具有靈活性、可重構(gòu)性和低成本等特點(diǎn)。FPGA還支持復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理算法，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字光信號(hào)的快速處理和實(shí)時(shí)響應(yīng)，能夠滿足高速光通信系統(tǒng)的要求。因此，基于FPGA的數(shù)字光端機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)具有重要意義。本課題旨在研究基于FPGA的數(shù)字光端機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，探索其在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。二、研究?jī)?nèi)容本課題的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1）基于FPGA的數(shù)字光端機(jī)硬件設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)數(shù)字光端機(jī)的硬件電路，包括光電轉(zhuǎn)換器、放大器、低通濾波器、數(shù)字信號(hào)處理單元等。（2）數(shù)字光信號(hào)的采集與處理：設(shè)計(jì)數(shù)字光信號(hào)的采集電路并對(duì)采集得到的光信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。采用不同的處理算法對(duì)光信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化、濾波、解調(diào)、調(diào)制等操作，使其能夠被光通信系統(tǒng)接收和解讀。（3）系統(tǒng)集成與測(cè)試：將硬件設(shè)計(jì)和數(shù)字信號(hào)處理模塊進(jìn)行集成，進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和性能評(píng)估。測(cè)試數(shù)字光端機(jī)的靈敏度、帶寬、誤碼率等性能指標(biāo)，與傳統(tǒng)的ASIC實(shí)現(xiàn)的數(shù)字光端機(jī)進(jìn)行對(duì)比分析。三、研究方法和技術(shù)路線本課題所采用的研究方法主要包括文獻(xiàn)調(diào)研、硬件設(shè)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理、系統(tǒng)測(cè)試等。具體技術(shù)路線如下：（1）文獻(xiàn)調(diào)研：對(duì)數(shù)字光端機(jī)的原理、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理算法等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，為后續(xù)的硬件設(shè)計(jì)和數(shù)字信號(hào)處理提供基礎(chǔ)知識(shí)。（2）硬件設(shè)計(jì)：基于FPGA平臺(tái)設(shè)計(jì)數(shù)字光端機(jī)的硬件電路，包括光電轉(zhuǎn)換器、放大器、低通濾波器、數(shù)字信號(hào)處理單元等。（3）數(shù)字信號(hào)處理：采用不同的數(shù)字信號(hào)處理算法對(duì)采集得到的光信號(hào)進(jìn)行處理，包括數(shù)字化、濾波、解調(diào)、調(diào)制等操作。（4）系統(tǒng)集成與測(cè)試：將硬件設(shè)計(jì)和數(shù)字信號(hào)處理模塊進(jìn)行集成，進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和性能評(píng)估。測(cè)試數(shù)字光端機(jī)的靈敏度、帶寬、誤碼率等性能指標(biāo)，與傳統(tǒng)的ASIC實(shí)現(xiàn)的數(shù)字光端機(jī)進(jìn)行對(duì)比分析。四、預(yù)期成果本課題預(yù)期達(dá)到以下成果：（1）實(shí)現(xiàn)基于FPGA的數(shù)字光端機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，包括光電轉(zhuǎn)換器、放大器、低通濾波器、數(shù)字信號(hào)處理單元等。（2）設(shè)計(jì)數(shù)字光信號(hào)的采集電路并對(duì)采集得到的光信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。采用不同的處理算法對(duì)光信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化、濾波、解調(diào)、調(diào)制等操作，使其能夠被光通信系統(tǒng)接收和解讀。（3）進(jìn)行系統(tǒng)集成與測(cè)試，測(cè)試數(shù)字光端機(jī)的靈敏度、帶寬、誤碼率等性能指標(biāo)，與傳統(tǒng)的ASIC實(shí)現(xiàn)的數(shù)字光端機(jī)進(jìn)行對(duì)比分析。五、進(jìn)度安排本課題擬按以下進(jìn)度安排開(kāi)展研究工作：第1-2個(gè)月：文獻(xiàn)調(diào)研和技術(shù)準(zhǔn)備第3-4個(gè)月：數(shù)字光端機(jī)硬件設(shè)計(jì)第5-6個(gè)月：數(shù)字信號(hào)處理算法開(kāi)發(fā)第7-8個(gè)月：系統(tǒng)集成與測(cè)試第9-10個(gè)月：成果總結(jié)和論文撰寫六、參考文獻(xiàn)[1]王國(guó)民,張杰,鄒志強(qiáng),劉圣欣,李慧.光通信系統(tǒng)中數(shù)字光端機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).寧波大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2017,30(4):1-6.[2]趙鵬,肖禮國(guó).基于FPGA的數(shù)字光傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì).重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)),2016,30(2):51-55.[3]王博,沈琳琳.基于FPGA的數(shù)字光傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).通信學(xué)報(bào),2018,39(3):6