引言 正交频分复用（OFDM）技术是随着数字信号处(2)
2013-08-12 01:03
导读：在多模光纤、POF 或光无线系统中，接收端有多种光模式，OFDM 信号必须用光强表示（用光强表示时系统是线性的）。也就是说调制信号必须是正极实值信号
在多模光纤、POF 或光无线系统中，接收端有多种光模式，OFDM 信号必须用光强表示（用光强表示时系统是线性的）。也就是说调制信号必须是正极实值信号，然而基带OFDM信号是双极性的。因此，如何产生单路的OFDM 实值信号成为研究重点，目前有两种解决方案，即直流偏置光OFDM（DCO-OFDM）和非对称限幅OFDM（ACO-OFDM）。
DCO-OFDM 系统就是将OFDM 信号的时域波形加一个直流偏置电压，使双极性的信号波形向上平移，变为单极性的。但是，由于加入直流偏置电压，不仅会导致峰均比（PARR）过高，降低系统性能，还降低了光功率利用率。ACO-OFDM 系统是将OFDM 的负值信号削掉，只保留正值信号，这样会导致严重的子载波干扰（ICI），但是如果只保留奇数频段信号，子载波干扰只落在偶数频段，这样就不用外加直流偏置电压，不仅提高了光功率利用率，还能有效改善ICI。
1.2 光场调制—单模系统
根据单模光纤系统特性，只能采用光场调制，不能采用光强调制，根据接收器的接收方式，O-OFDM 大致上可以分为两类：相干光OFDM（CO-OFDM 和直接探测OFDM（DD-OFDM）。
相干光 OFDM （CO-OFDM）：这种形式的OFDM 信号和无线通信中的在OFDM 一样，不过光载波替代RF 载波。由于涉及到相干探测，对发送和接收端的本振激光器要求很高。
如果射频 OFDM 信号经过光调制器调制到光波上，光波中包含光载波和射频信号，在接收端，可以直接利用光电探测器进行探测，光电流中包含射频的OFDM 信号，经过滤波即可提取出所需的射频OFDM 信号。由于CO-OFDM 信号的解调需要本振光源，并且对发射器和接收器的光源带宽要求很高（<100MHz），因此实现成本很高。CO-OFDM 中仍然存在本证信号的频率俘获、跟踪，以及相位的估计校正问题。
（科教范文网http://fw.nseac.com） 直接探测 OFDM(DD-OFDM)：或称非相干光OFDM（IO-OFDM），由于发射端注入到光纤的信号中包含光本振信号，在接收端直接由光电探测器就可以将OFDM 信号恢复到电域，因此接收端比较简单。DD-OFDM 不但使 O-OFDM 信号的O/E 转换大大简化，系统对激光器相位噪声和频偏不敏感，因此可以用于长距离传输，还可以应用于接入网。但是，发射信号的功率中光本振信号占很大比例，光谱利用率也由于本振信号的影响而降低[1]。
综上分析，为了实现高速大容量传输系统，并提高光谱利用率，本文采用基于CO-OFDM的单模光纤传输系统。
2 CO-OFDM 系统原理与实验系统模型
相干光正交频分复用技术（CO-OFDM）技术是一种新型的光复用技术，该技术结合了相干检测和OFDM 的双重优点，在电域到光域上的转换和光域到电域的转换中，相干系统带来了OFDM 所需的线性，OFDM 使线性系统的计算效率高，信道简单并可直接进行相位估值。对下一代100Gbps 的传输系统而言，CO-OFDM 是很好的调制方式。另外，由于单模光纤传输频带宽、容量大、传输距离长，本文选择单模光纤作为传输信道。
2.1 CO-OFDM
系统理论模型
CO-OFDM 系统与同OOFDM 系统原理图类似，如所示，它主要包括五个部分，分别为：射频OFDM(RF OFDM)发送端，电光(RF-To-Optical, RTO)上变频器、光传输链路、光电 (Optical-To-RF, OTR)下变频器和RF OFDM 接收端。
在RF OFDM 发送端，二进制串行数据流经过星座映射，逆傅立叶变换（IFFT），导频符号、训练序列以及循环前缀添加，数模转换，滤波等处理过程后形成基带OFDM 信号，并将其调制到射频上；电光上变频器是利用马赫—曾德调制器（MZM：Mach–ZehnderModulation）将RF OFDM 信号调制到光域上；光传输链路中包括用来传输的光纤和用于补偿链路损耗的EDFA；在光电下变频器中，采用光相干检测，使用两对平衡接收机进行零差检测，将光OFDM 信号还原为射频OFDM 信号，完成光电转换；在RF OFDM 接收端将射频OFDM 信号还原成基带OFDM 信号，之后进行的是RF OFDM 发送端的逆过程，如滤波、数模转换等，将基带OFDM 信号恢复为原始的二进制串行数据流[6]。
