光OFDM系统峰均比抑制技术研究与实现

发布时间：2020-07-26 12:20

【摘要】：正交频分复用(OFDM)技术能够节约带宽资源、提高数据传输速率,并且有着灵活的动态范围等特点,是当前通信领域的一个研究热点。但是,OFDM技术存在一个重要缺陷,即具有高峰值平均功率比(PAPR)问题。高PAPR不仅使调制器、数模/模数转换器(DAC/ADC)超出其线性工作区域,还会使系统的误码率(BER)下降。针对这些问题,本论文对现有的PAPR抑制算法进行改进,采用霍夫曼(Huffman)编码和离散傅里叶扩频变换(DFT-Spread)相结合的联合算法降低光正交频分复用(OOFDM)信号的PAPR。研究成果如下:1.对各种抑制PAPR的算法进行了理论分析。Huffman编码可以提高系统的数据吞吐量,DFT-Spread能够降低编码符号之间的相关性,将二者相结合,不但可以抑制信号PAPR提高系统误码性能,而且还可以提高数据吞吐量。通过理论分析,为后续的研究提供了基础。2.提出了抑制PAPR的联合算法,并在基于强度调制的直接检测光正交频分复用(IMDD-OOFDM)系统进行验证。实验结果表明,采用联合算法处理的OFDM信号,当互补累积函数(CCDF)取值为10-3时,PAPR降低了 6 dB;经过20 km标准单模光纤(SSMF)传输之后,在误差向量幅度(EVM)为-10 dB的条件下,接收机灵敏度提高约3 dB,系统的数据吞吐量提高了 30%。3.将联合算法运用于120°相位调制的正交频分复用-光载无线通信(OFDM-ROF)系统进行验证。仿真结果表明,通过采用120°相位调制,+2阶边带被抑制了 24.62 dB;通过引入联合算法,在CCDF取值为10-3的情况下,OFDM信号的PAPR下降了5 dB;在入纤功率为6 dBm,EVM为-14.5 dB的情况下,15 Gbit/s的OFDM信号经过50 km SSMF传输后,接收机灵敏度提高约12 dB。
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.53
【图文】：

系统框图,毫米波,调制模式,直接调制

频（ＲＦ）信号与基带信号混频后调制到光毫米波上。随后，该光毫米波信号经过光逡逑纤链路输送到各个基站，接收到的光毫米波信号经过光电（０／Ｅ）转换后恢复出基带逡逑数据，完成数据的输送［４４］。ＲＯＦ系统框图如图１－２所示。逡逑５逡逑

框图,高速串行,比特流,发送端

展为周期为Ｔ邋＋邋Ｔｇ的符号，该长度为＆的扩展信号一般落在ＧＩ内称为循环前缀逡逑（ＣＰ邋）。ＣＰ邋—般取ＯＦＤＭ符号尾部周期为Ｔｇ的字段［５４］。逡逑图２－１是ＯＯＦＤＭ系统的典型框图。在发送端，原始串行比特流经过编码、逡逑交织和Ｓ／Ｐ后转换成Ｎ路并行比特流，经过映射后采用ＩＦＦＴ，实现信号从频域到逡逑时域转换，最后经过并串（Ｐ／Ｓ）转换、加ＣＰ和滤波之后输出到数模（Ｄ／Ａ）转换器，逡逑实现数字ＯＦＤＭ信号到模拟ＯＦＤＭ信号的转换，将该信号加载到直调激光器调逡逑制到光载波上送入光纤传输，在接收端进行逆处理即可得到原始比特流。逡逑８逡逑

曲线,限幅,算法处理,曲线

（ａ）原始ＯＦＤＭ信号逦（ｂ）限幅处理后ＯＦＤＭ信号逡逑图２－２限幅算法处理前后信号频谱图逡逑图２－３是ＯＦＤＭ信号经限幅变换处理前后的ＣＣＤＦ曲线。由图可知，在ＣＣＤＦ逡逑为ＨＴ３的条件下，采用限幅法的ＯＦＤＭ信号与原始信号相比，ＰＡＰＲ下降了邋４邋ｄＢ。逡逑限幅算法简单，系统硬件易实现。但由于限幅法属于预畸变算法，会带来限幅噪逡逑声，导致信号失真，造成带内损耗和带外辐射，恶化了系统的ＢＥＲ性能。逡逑—一邋ｃｌｉｐｐｉｎｇ；逡逑＼逦＾ｖ—？—邋ｏｒｉｇｉｎａｌ逡逑ｒ；逦＼逦；逡逑0０．０１－邋＼逦－逡逑１Ｅ－３Ｉ￣￣￣■￣５￣￣＇￣￣＾￣￣！￣￣＝—￣—逡逑８逦１０逦１２逦１４逦１６逦１８逡逑ＰＡＰＲ邋（ｄＢ）逡逑图２－３限幅算法处理前后ＣＣＤＦ曲线逡逑２．２．２压扩算法逡逑压扩算法的基本思想是：在ＯＦＤＭ系统的发送端对经过ＩＦＦＴ之后的信号功逡逑率进行重新分配，即放大小幅值信号功率，压缩大幅值信号功率，接收端则采取逡逑相反的方式恢复信号平均功率。压缩扩张法实现过程的原理如图２－４所示：逡逑１２逡逑

【参考文献】