应用于直接检测光正交频分复用系统的定时同步设计

传统的检测方法在检测光正交频分复用系统的定时同步这一问题上,花费的检测时间过长,成本过高。针对上述问题,设计一种新的检测技术,该检测技术可以应用于光正交频分复用系统的直接检测中。检测技术由两步组成,首先进行光正交频分复用系统的信道同步直接检测,通过噪声补偿辅助判断信道是否同步;然后进行光正交频分复用系统的时间频率同步直接检测,计算出各子载波的相位旋转,由计算结果确定检测结果;最后实现定时同步检测。为检测方法效果,与传统检测技术进行实验对比,结果表明,给出的应用于直接检测光正交频分复用系统的定时同步技术可以在短时间内精准地检测出光正交频分复用系统是否定时同步,检测成本更低,该技术值得大力推广使用。

超100Gbit/s高速正交频分复用传输技术

光纤通信网络已进入速率超100Gbit/s时代,并向400Gbit/s/1Tbit/s迅速发展。目前在400Gbit/s/1Tbit/s速率以上的多数试验中,高速O-OFDM(光正交频分复用)可行的传输方案有CO-OFDM(相干探测光OFDM)、AO-OFDM(全光OFDM)和混合型电光OFDM三种系统。文章对比分析了三种高速O-OFDM系统发射端和接收端结构,综述了三种系统在高速光纤传输中的性能优缺点以及下一步研究的重点。

多用户干扰对可见光通信直流偏置光正交频分复用码分多址系统性能的影响

结合直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)和码分多址(CDMA),建立了DCO-MC-CDMA系统。受系统结构限制,选用Gold码和m序列作为扩频地址码时,互相关性比正交码差,进而导致更大的多用户间干扰(MUI)。采用最大比合并、等增益合并和正交恢复合并(ORC),推导了受加性高斯白噪声、MUI和限幅噪声影响时信噪比的表达式,并基于Matlab建立了蒙特卡罗误码率(BER)仿真模型。研究结果表明:随着用户数的增大,MUI会使系统BER性能变差;ORC消除了子信道增益不同导致的MUI,因而BER性能最好;Gold码的互相关性比m序列好,采用Gold码的DCO-MC-CDMA系统BER性能更好。

可见光通信DCO-OFDM系统资源分配算法研究

针对室内可见光通信(VLC)直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)系统存在的低信道利用率问题,文章对该系统的信道资源和比特资源进行了优化分配研究。首先介绍了DCO-OFDM系统的信号发射端模型和系统的信道利用率计算,并按照两步算法的思路依次分析了信道资源分配和比特资源分配问题,进而提出了自适应动态资源分配算法,该算法能够根据信道幅度频率响应来灵活分配子信道,并为各信道自适应选择满足服务质量要求的最高阶正交振幅调制(QAM)调制方式。仿真结果表明,相比于传统固定分配算法,该自适应资源分配算法可显著提升室内VLC DCO-OFDM系统的信道利用率。

基于雪崩二极管的光正交频分复用系统接收机

提出了一个完整的高灵敏度光正交频分复用(OOFDM)系统,以实现高速长距离传输。实验中,将10Gbit/s的4QAM调制OOFDM信号在光纤中传输了50km,直接探测后得到的星座图和误码率都达到了良好的效果。在此基础上,对比了采用雪崩二极管(APD)和传统的光电二极管(PIN)两种不同的探测方式,结果发现,使用APD探测使得OOFDM系统接收的灵敏度提升了5.2dB。

光OFDM系统中调制器最优偏置的研究

理论分析了强度调制直接检测双边带光正交频分复用系统(IM/DD DSB-OOFDM)中电光调制器与光电探测器共同作用产生的非线性干扰。针对不同调制指数,通过改善电光调制器直流偏置,减轻非线性噪声的影响,实现IM/DD DSB-OOFDM传输系统性能最优化。仿真结果表明,在调制指数较小时,较高的偏置电压可以在很大程度上改善系统的传输性能,提高接收机的灵敏度。

基于多层非对称剪裁光正交频分复用的水下光无线通信系统

为了提高水下光无线通信(UOWC)的频谱效率和功率效率,提出了一种基于多层非对称剪裁光正交频分复用(Layered-ACO-OFDM)的UOWC系统。该系统通过对子载波分层调制的方法,充分利用了传统非对称剪裁光正交频分复用(ACO-OFDM)中损失的频谱资源,极大地提高了光无线通信系统的频谱效率。此外,Layered-ACOOFDM系统不需要加入直流偏置,故功率效率也得到了大大提升。考虑了可见光在海水中传输过程中的吸收和散射效应,建立了基于蒙特卡罗方法的UOWC信道模型,并较为全面地研究了海水中不同叶绿素浓度和不同接收机参数下的信道响应。结果表明,与传统ACO-OFDM相比,基于Layered-ACO-OFDM的UOWC系统具有频谱效率高的优势。同时,当信噪比为27 dB时,在清澈海水中其可以实现10 m距离下1 Gb/s的高速率通信。

二维光码分多址系统及其编/解码器设计

介绍时间和空间(T/S)、波分和码分(WDM+OCDMA)、跳频和码分(FH+OCDMA)3种二维光码分多址编码方案.利用光纤延迟线和波分解复用器构造出一种波长可调的二维编/解码器,该方案以光纤延迟线编/解码器为基础,引入波分解复用器实现波长域编码,具有构造简单、变址灵活等优点.

可见光辅助中继通信系统与功率分配方案

当室内可见光通信链路因遮挡产生阻塞引起通信中断时,需要通过辅助中继对信号进行转发,因此建立了室内可见光通信辅助中继系统模型。首先分析了室内可见光通信系统中存在链路阻塞时室内光源在屋顶的位置约束关系,通过利用办公室顶灯作为信号光源和中继,采用非对称削波直流偏置光正交频分复用实现辅助中继的信号复用,保证了遮挡信号中继传输的同时,保持与其目的终端之间的通信;随后利用遗传算法对光源端和中继端的功率进行优化分配以优化系统性能,并在遮挡情况下与等功率分配方案的系统误码率性能进行了比较。结果表明,当直接通信链路阻塞时,最优功率分配方案的辅助中继系统比采用等功率分配的系统损耗小3dB。

O-OFDM系统中基于相关性分析的改进PTS算法

为了解决光正交频分复用系统的高峰均功率比问题,提出了一种基于相关性分析的部分传输序列算法.该算法通过分析备选信号之间的相关性,将强相关信号和弱相关信号进行分类,对强相关信号进行选择性搜索,对弱相关信号进行全搜索,这样在整体上了减少搜索次数.此外,通过分析备选相位因子序列之间的关系,优化相位因子加权过程.仿真结果表明,在三种分割状态下,均能有效改善系统峰均功率比,尤其在交织分割状态下,该算法与传统部分传输序列算法相比,实现了无峰均功率比性能损失,且计算复杂度得到大幅度降低.

O-OFDM系统中基于采样点位置分组优化的PTS算法

针对光正交频分复用(OFDM)系统峰均功率比(PAPR)过高的问题,提出了基于采样点位置分组优化的部分传输序列(SG-PTS)算法.将采样位置按交织分割的方式进行分组,分别对不同位置上的数据单独优化,削弱了不同位置的备选采样点数据使用相同的相位因子序列的限制,有效改善了光正交频分复用系统的峰均功率比性能.仿真结果表明,所提出的算法相比于传统部分传输序列算法,在计算复杂度和误码率性能基本相同的情况下,峰均功率比性能随着采样点位置分组数的增加而改善明显.当子载波数N=256,相位因子数W=2,子块数M=4和M=8,采样点位置分为2组时,峰均功率比性能分别提升0.1dB和0.2dB左右;采样点位置分为4组时,峰均功率比性能可分别改善0.4dB和0.7dB左右.

降低可见光DCO-OFDM系统峰均比的DCT-GCS方法

为了克服现有降低OFDM峰值平均功率比的方法在可见光通信中效果不好的问题,通过分析发现DCOOFDM系统输入序列的共轭对称形式增强了序列的相关性,使传统方法的PAPR抑制性能有明显下降,所以提出了离散余弦变换(DCT)与分组循环移位(GCS)结合的降低系统PAPR的方法。该方法中的分组循环移位能够在DCT的基础上降低输入序列的相关性,使系统输出信号具有更低的PAPR。仿真结果表明:提出的方法比仅采用DCT或者GCS能够更好地抑制系统的PAPR。在CCDF=10-4时,DCT-GCS方法使系统的PAPR下降了5.4d B。DCT-GCS具有较低的PAPR,且计算复杂度要远远低于PTS和SLM方法。

可见光通信定位集成系统仿真研究

为了提升可见光通信(VLC)定位系统的频谱和功率利用率,文章提出了一种基于非对称限幅和直流偏置的光正交频分复用(ADO-OFDM)的VLC定位集成系统。该通信定位集成系统具有比基于非对称限幅的光正交频分复用(ACO-OFDM)的VLC定位集成系统更高的频谱利用率和比基于加直流偏置的光正交频分复用(DCO-OFDM)的VLC定位集成系统更高的功率利用率。同时,文章还提出了一种差分修正定位算法,所提算法较于传统的三边定位算法其具有更高的定位精度。

DCO-OFDM系统TFI-SLM峰均比抑制算法

过高的峰均功率比(PAPR)造成的非线性失真是直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)技术亟待解决的问题之一。针对该问题,设计了一种基于时频交织(TFI)和选择映射法(SLM)的TFI-SLM峰均比抑制算法。该算法通过先对输入信号进行TFI,降低输入信号的自相关性,再利用小m序列产生随机相位因子对变换后的信号进行选择性映射。仿真结果表明:与传统算法相比,该算法不仅避免了发送过多的相位因子序列冗余信息,并且互补累积分布函数(CCDF)值为10-5时,PAPR比原始DCO-OFDM系统降低了2.8 dB。

DCO-OFDM系统峰均比抑制算法实验设计

针对可见光通信直流偏置光正交频分复用(direct current-biased optical-OFDM,DCO-OFDM)系统中峰均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR)大的缺点,采用限幅与滤波(clipping and filtering,CAF)、部分传输序列(partial transmit sequence,PTS)、矩阵变换技术(matrix transformation method,MTM)对DCO-OFDM系统进行PAPR抑制。首先建立DCO-OFDM系统模型,然后对3种抑制技术进行原理分析,最后进行实验仿真,从互补累积分布函数(complementary cumulative distribution function,CCDF)和计算复杂度两方面比较了3种算法的PAPR抑制性能,并总结实验存在的不足以及提出展望。

IMDD-OFDM系统的低开支、高准确度信道估计方法

提出一种应用于强度调制直接检测光正交频分复用(IMDD-OFDM)传输系统的低开支、高准确度的信道估计算法.该算法充分考虑系统噪声特性,利用梳状导频插入结构,结合符号间平均与子载波间频域线性插值的思想,在低开支导频条件下实现较高的估计准确度.仿真和理论推导结果表明:与传统平均算法和直接线性插值算法相比,基于梳状导频先平均后线性插值的算法估计出来的信道特性更能接近实际信道的.实验结果表明:在误码率为3.8×10^(-3)处,本文所提出的算法仅使用0.78%导频开支即可与使用20%导频开支的平均算法获得相同的接收灵敏度;同时,与传统估计算法相比,该算法与导频开支无关,能较好抗系统中的高斯噪声,获得与真实信道较为接近的估计性能.

一种非线性压扩方案在光OFDM系统中的应用

在采用正交频分复用技术的可见光通信系统中,由于信号具有较高的峰均功率比会引起系统性能下降,针对这种问题,将基于误差函数的压扩变换方案应用到光OFDM系统中,通过性能分析和软件仿真,有效地改善了系统性能。

DCO-OFDM系统中BPNN信道估计方法

直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)系统中的削波操作、LED的非线性特性以及光信号受水下阻挡物引起的多径效应,都会造成系统性能的下降。将后向传播神经网络(BPNN)应用于水下可见光通信系统以补偿由上述三方面因素引起的非线性失真,即先用最小二乘算法进行初步估计,再将估计值输入神经网络训练进一步提高估计精度,待训练完成后将所得模型运用于在线估计。通过仿真以及水下可见光通信系统测试平台分别测试不同路径数以及传输距离对算法性能的影响。实验结果表明,BPNN算法可取得比LS算法更好的估计精度。

DCO-OFDM系统DCT-S峰均比抑制算法

针对直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)系统中的非线性失真问题,提出一种基于离散余弦变换(discrete cosine transform,DCT)和缩放(scaling)的DCT-S峰均比(PAPR)抑制算法。该算法通过DCT改变功率分布概率,减小信号包络范围,再对时域信号进行自适应缩放,使其更好地适应LED的动态范围,降低系统峰均比,进而抑制了非线性失真。仿真结果表明,与传统算法相比,该算法在LED发射功率不变的前提下,大幅降低了DCO-OFDM系统的峰均比,同时降低了误码率。

DCO-OFDM系统压缩感知水下光通信信道估计方法

针对传统信道估计算法导频开销大而直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)系统频带利用率低的问题,提出了基于压缩感知深度优先多路径匹配追踪(MMP-DF)的水下光信道估计方法。该方法利用DCO-OFDM系统的导频处频域响应构建压缩感知模型,将MMP-DF算法用于水下光信道估计中,进而估计出信道时域脉冲响应。仿真结果表明:在DCO-OFDM系统中,与传统信道估计算法相比,该方法所需导频开销小但估计精度高;导频数量较少时,估计精度优于正交匹配追踪(OMP)算法。