基于OCT预编码技术的ACO-OFDM系统研究

发布时间：2020-07-08 02:03

【摘要】：近年来,云计算、IPTV和4K/8K高清电视等高速服务的快速发展进一步提高了对于接入网带宽的要求。目前在无源光网络(Passive Optical Network,PON)中,强度调制/直接检测(Intensity Modulation/Direct Detection,IM/DD)系统用于短距离光通信系统中。而多载波正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号因具有较强的色散鲁棒性和高频谱效率等优点,被视为光接入网中有效的光通信技术之一。由于光纤通信中传输的信号为非负实数信号,非对称限幅光OFDM(Asymmetrically Clipped Optical OFDM,ACO-OFDM)是一种光功率效率较高且接收灵敏度高的单极性OFDM信号,本文对基于ACO-OFDM的强度调制直接检测系统进行研究,采用预编码和相关数字信号处理算法提高了系统的传输性能。本文主要创新工作如下:1、提出了一种正交循环矩阵(Orthogonal Circulant matrix Transform OCT)预编码和数字限幅技术联合方案用于ACO-OFDM系统,采用OCT预编码可缓解高频子载波衰落带来的信号损伤,而数字限幅技术可降低器件带来的非线性效应,提出的OCT预编码和数字限幅技术联合方案可有效提高ACO-OFDM信号的光纤传输性能。另外,在接收端采用最小二乘法(Least Square,LS)信道估计和频域均衡方法,研究了不同算法下信号的信噪比(Signal noise ratio,SNR)分布,及多种接收光功率下信号的误码性能。实验结果表明,OCT预编码方案性能优于数字限幅方案,两者结合的性能优于单一方案。在20km单模光纤传输后,误码率为5×10~(-5),远低于7%的前向纠错(Forward Error Correction,FEC)门限值3.8×10~(-3)。2、提出了一种OCT预编码和离散傅里叶变换扩展(Discrete Fourier Transform Spread,DFT-Spread)联合方案用于直接检测强度调制ACO-OFDM系统,进一步降低ACO-OFDM信号的峰值平均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR),改善了信号的非线性效应。并研究了16QAM ACO-OFDM信号的误码性能。通过比较光背靠背和20km单模光纤传输后的SNR和误差向量幅度(Error Vector Magnitude,EVM),实验结果表明,提出的OCT预编码和离散傅立叶变换扩展联合方案的性能优于单一方案的性能。经过20km单模光纤传输后,相比传统信号以及OCT预编码和数字限幅联合算法,此次联合方案的ACO-OFDM系统的接收灵敏度分别提高了1.3dB和3.1dB。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.53
【图文】：

框图,系统传输,框图

详细讲解信道同步、信道估计和信道均衡三种重要 DSP 算法的基本了常用的降低 PAPR 技术的原理；最后对本章节内容进行总结。 OFDM 原理光 OFDM 系统根据系统接收端的检测方法不同可分为两种：利用光电检hoto Detector，PD）实现信号的光电转换的 DDO-OFDM；检测系统较为O-OFDM。其中 CO-OFDM 系统由于可实现高频谱利用率与接收机灵敏用于长距离传输的骨干网络；然而 DDO-OFDM 系统具有维护简易、功、成本低廉等适合短距离接入网的优点[41]。.1 OFDM信号产生原理作为多载波调制技术，OFDM 技术已经大规模的作用于实际通信系统中号将高速的信息比特流串并转换后，映射为低速率的并行数据符号，然正交子载波上，正交子载波叠加最终可得 OFDM 符号，信号幅值近似于。图 2.1 是 OFDM 系统的传输框图。

结构框图,傅里叶变换,OFDM系统,结构框图

图 2.2 基于快速傅里叶变换的 OFDM 系统结构框图所示，基于快速傅里叶变换的 OFDM 系统结构框图，输入的映信号转换，实现数据流的多路分离，然后再通过 IFFT 完成相串信号转换后，加入 CP，然后通过数模转换，上变频至高频区接收端进行相反的过程，信道出来的信号先经过下变频，模数号 CP，再通过 FFT 解调、并串信号转换等 DSP 离线数字处理号序列。前提到的高频谱利用率和抵抗 ISI、ICI 的能力，OFDM 信号还选择性衰落的能力，和信道均衡简单等特点。源于在 OFDM 信将带宽划分为若干个窄带信道，单个子载波上的信道响应可视低频率选择性衰落对信号的影响。同时，OFDM 系统的信道均辅助的均衡方法。但是 OFDM 信号的劣势两种，其一，多载波高的 PAPR 值，输出信号幅值范围变化大，易超出相应的光电二，易受到相位噪声的影响。

框图,信号调制,框图

硕士学位论文流偏置也越大，因而增大了功率消耗，限制了其在实际系统的应OFDM 系统中 ACO-OFDM 无需额外的直流偏移量，接收机灵敏度高波放置信息，偶数载波置零，在发射端强度调制之前，调制信号的接收端通过正确选择频率，传输数据可准确恢复。在系统误码率（BBER）和信息传输速率相同的情况下，非对称限幅 OFDM 则具有更率；所以对于星座选择，具有一定灵活性，在无线光系统中具有更同时 ACO-OFDM 信号除具备传统正交频分复用信号的特点外，还，功率效率高和抗多径传输能力强，星座选择灵活等优势[5]。

【参考文献】