基于三维正交频分复用的可见光通信系统研究

为解决调制带宽受限和频率选择性衰落问题,提出了一种基于三维正交频分复用(3D-OFDM)的可见光通信系统,通过三维星座映射,该系统增加了相邻星座点间的最小欧式距离(MED),从而降低了系统的误码率。针对接收机的硬判决易受到可见光信道非线性效应和采样频偏干扰的问题,提出了一种基于K均值聚类解调的三维星座解映射方法。结果表明,在误码率为3.8e-3时,与采用16QAM和8QAM调制的2D-OFDM系统相比,所提出的16ary与8ary的3D-OFDM,分别能够实现3 dB和5 dB的信噪比增益;此外,所提出的3D-OFDM系统在峰均功率比(PAPR)方面也有优势,分别降低了0.3 dB和0.4 dB。所提出的3D-OFDM可见光通信系统具有更优的误码性能。

相干光正交频分复用传输系统中的无导频相位纠偏方法

提出了一种适用于16-QAM的新型相位纠偏方法,克服了基于M次方算法的传统相位纠错方法不适用于高阶正交振幅调制的缺点.该方法结合正交频分复用调制方式,无需导频即可完成相位盲估计,且计算量较少.本文基于112Gb/s 1 040km的相干光正交频分复用传输系统进行了算法验证,并与传统的4次方纠偏方法进行了比较,实验证明该算法适用于正交频分复用和16-QAM调制平台,相位纠偏结果显著优于基于导频的4次方算法.

基于相干光正交频分复用的WDM传输系统及其性能分析(英文)

相干光正交频分复用(CO-OFDM)由于其良好的传输性能成为近年来光传输领域的研究热点,波分复用技术可以在光纤中通过增加并行波长的数量来提高系统的容量,将CO-OFDM和WDM技术结合,可以构造出高速率、大容量、低成本的光传输网络。首先对基于CO-OFDM的WDM传输系统的理论模型和基本原理进行了研究,对基于CO-OFDM的100Gb/s×32-信道WDM传输系统进行了仿真分析。并研究了该系统的传输性能。结果表明:在没有任何光纤的色散及非线性补偿的情况下,当信号速率为3.2 Tb/s时,系统Q因子高于16.0 dB,在标准单模光纤中的传输距离可达1500 km。

高速相干光正交频分复用系统实现方案研究

相干光正交频分复用系统(Coherent optical orthogonal frequency division multiplexing,CO-OFDM)作为未来高速光通信的重要解决方案,是近年来光传输领域的研究热点。高速CO-OFDM系统需要较高带宽的模数/数模转换器(DAC/ADC),目前技术水平难以达到。改进了正交频带复用技术(Orthogonalband multiplexing,OBM)的光域实现方案;结合偏振复用技术和偏振分集接收,提出了基于OBM的100 Gb/s高速CO-OFDM系统;并对系统传输性能进行数字仿真。结果表明:基于OBM技术的MIMO CO-OFDM系统可有效降低对DAC/ADC的处理速度要求,在不需任何在线色散补偿和偏振控制器件条件下,通过单模光纤传输800 km,系统Q值保持在13 dB以上。

相干光正交频分复用系统偏振模色散研究

相干光正交频分复用系统(Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CO-OFDM)具有良好的色散抑制性能及简单有效的信号均衡算法,是近年来光传输领域的研究热点之一。偏振模色散严重影响高速传输,色散均衡复杂,计算负荷较大。文章介绍了一种基于偏振复用(Polarization Division Multiplexing,PDM)和偏振分集接收(Polarization Diversity Receiver,PDR)的CO-OFDM系统(MIMO CO-OFDM),可有效实抑制一阶PMD,并对系统信号传输机理及均衡算法以进行了数学分析。分析和仿真结果表明,在不需任何偏振控制器条件下,CO-OFDM系统可实现偏振光的不敏感接收,以10Gb/s的速率通过单模光纤传输800km,系统Q值保持在15dB以上。

相干光正交频分复用的多模光纤传输系统的研究

分析了多模光纤的传输特性,并采用相干光正交频分复用技术设计多模光纤传输系统,得到传输速率为21.4 Gbit/s的信号在多模光纤中传输距离达到200 km,这是传统意义上信道数据速率10 Gbit/s及以上的多模光纤传输系统传输距离的两个数量级.尽管这个实验不能表明多模光纤的所有优点,但是它可以证明采用相干光正交频分复用技术,多模光纤可以实现远距离,大容量的信号传输.

相干光正交频分复用系统的仿真研究

相干光正交频分复用（CO—OFDM）技术频谱利用率高，对抗色散效果明显，且在现有的网络基础上升级、扩容方便，所以在长距离、高速率和大容量传输系统中有广阔的应用前景。本文引入LS信道估计，构建了基于M—Z调制的相干光正交频分复用系统，在考虑了单模光纤传输过程中的色散和损耗影响的基础上运用Optisystem光学软件结合Matlab软件对该系统进行仿真研究，仿真结果表明：在信号速率为10Gbps和误码率要求达到1E-3的情况下，光纤传输距离可达100km；在信号速率为100Gbps和误码率要求达到1E-2的情况下，光纤传输距离可达100km。

基于DCT级联ICF算法降低相干光正交频分复用系统峰均抑制比

为解决相干光正交频分复用中高峰均抑制比的问题,提出一种离散余弦变换(DCT)和迭代限幅滤波(ICF)级联的新算法。ICF算法是对限幅算法进行改善,添加了迭代过程,可以改善限幅运算对系统误码率的影响。基于DCT算法有较小的误码率和低计算复杂度的特点,所提算法对频域调制信号进行离散余弦变换,以降低高峰值信号的概率,再通过级联ICF算法来实现对峰均抑制比的降低。结果表明,与原始信号相比,当互补累积分布函数为10^(-4)时,所提算法的优化幅度为4.685 dB。在误码率为10^(-3)时,所提算法的光信噪比为20.96 dB,同时能做到长距离传输。除此之外,所提方案的总计算量为19970。仿真数据表明,考虑峰均抑制比、误码率和计算复杂度等综合因素,所提方案性能最优。

脉冲干扰下基于变分贝叶斯推断的水声正交频分复用联合估计方法

脉冲干扰环境下水声正交频分复用通信性能严重下降,为此提出了基于变分贝叶斯推断的信道估计方法。该方法利用水声信道和脉冲干扰的稀疏特性,基于平均场变分贝叶斯推断,将信道向量和脉冲干扰向量的后验概率分布分别分解为简单概率分布进行拟合,基于导频子载波迭代直至收敛,得到信道和脉冲干扰的最大后验估计。所提方法改进了基于稀疏贝叶斯学习的干扰、信道联合估计方法中信道和干扰构成的联合向量无法分离二者稀疏度的问题,并且显著降低了计算复杂度。在此基础上,进一步提出了基于变分贝叶斯推断的干扰、信道和符号联合估计方法,将未知符号融入变分贝叶斯推断框架,与干扰和信道一起迭代,最终得到更精确的符号估计。仿真和试验结果验证了所提算法的有效性,与现有方法相比,本文所提方法具有更低的误码率和复杂度。

基于改进子载波预留算法的正交频分复用信号峰均比抑制方法研究

由于系统对线性元器件的要求非常严格,导致目前正交频分复用(OFDM)系统产生峰值平均功率比(PAPR)过高的问题,引起OFDM和基于OFDM的雷达一体化系统的信号失真,影响系统性能。针对该问题,该文提出了基于加权最小二乘法的子载波预留法(TR)。该算法首先将OFDM设计方案中的子载波分为数据子载波和预留的空白子载波,数据子载波调制数据子载波,空白子载波调制空白数据。然后利用原始数据通过加权最小二乘法得到最佳削峰系数和削峰数据,并将削峰数据调制在空白子载波上面。最后将削峰数据叠加到原始数据上,完成PAPR的抑制。仿真表明,基于加权最小二乘法的TR算法能够在1~3次迭代下实现良好的PAPR抑制效果,并且它的收敛速度相比于传统算法有了明显的提高。

基于误比特信息区间斜率的正交频分复用水声通信多普勒估计

针对正交频分复用水声通信中直接误比特率搜索多普勒估计算法存在的高计算复杂度问题,提出了一种基于误比特信息区间斜率的多普勒估计算法,采用计算误比特信息区间斜率取代逐网格搜索最优误比特信息寻优过程,设计根据多普勒估计分辨率动态可变的斜率区间,在进一步提升寻优速率的同时有效减小陷入局部最优解的可能性,并有效降低算法的计算复杂度。仿真实验和海上试验结果表明:所提算法以较低的计算代价实现了与误比特率搜索多普勒估计算法近乎一致的估计性能,在本文试验条件下其相对块多普勒估计、基于互模糊度函数多普勒估计以及准梯度互相关多普勒估计算法可获得不低于14%的误比特率性能改善。

相干光正交频分复用系统中的一阶偏振模色散研究

相干光正交频分复用系统(Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CO-OFDM)以其较好的色散抑制性能和简单有效的信号处理技术,是近年来光传输领域的研究热点。对于高速CO-OFDM传输系统,偏振模色散(Polarization-mode-dispersion,PMD)带来OFDM信号展宽及输出偏振态的不同,严重影响系统传输性能。文章对一阶PDM影响下CO-OFDM系统(PMD-CO-OFDM)的数学模型和作用机理进行分析,并通过仿真加以验证。结果表明,一阶PMD效应对OFDM信号附加与子载波频率相关的余弦因子,降低系统传输性能,通过信道均衡可有效去除此影响;另外,PMD效应一定程度上减弱子载波相关性,可抑制系统光纤非线性效应,在不考虑色散条件下PMD-CO-OFDM系统以10Gb/s的速率在单模光纤传输240km,差分群时延为50ps时较30ps系统Q值提高约0.2dB。

安全增强型相干光正交频分复用/偏移正交幅度调制系统的混沌加密

与传统正交频分复用(OFDM)相比,正交频分复用/偏移正交幅度调制(OFDM/OQAM)系统将子栽波的正交条件从复数域变化到实数域,滤波器组的时频聚焦特性可以抑制符号间干扰和栽波间干扰。因此,相干光OFDM/OQAM可以去除插入在连续OFDM块之间的循环前缀,从而提高系统的频谱效率。近些年由于网络的快速发展和广泛应用,网络信息安全面临的干扰、物理基础设施攻击等威胁越来越严重。因此,提高系统安全性、保护传输信息变得尤为重要。由于混沌相关的遍历性、高随机性和对初始值的敏感性等特性,混沌加密具有较高的安全性和较低的实现复杂度。此外,由于OFDM中灵活的数字信号处理机制,混沌加密可以很容易地融入到OFDM和OFDM/OQAM系统中。以相干OFDM/OQAM系统为基础,利用混沌优点,提出了两种加密方法,分别是基于混沌交叉映射的混沌星座置乱方法(CCS)和基于布朗运动的星座置乱加密方法(BCS),对传输中的信息进行加密,从而保护信息,提高系统安全性。

基于多频带正交频分复用系统的帧同步检测技术

提出了基于多频带正交频分复用系统的帧同步信号检测方法,以识别微微网和辅助信号符号的定时。该检测方法对所接收与预期存储在接收端的12或24个包/帧同步符号进行相关联计算,从以上关联值的统计结果中选择最有可能的时频码给予接收端解码。测试结果显示,系统的稳定性能有大幅提高。

基于信息熵特征的正交频分复用无源光网络系统

越来越多的ONU接入无源光网络,易发生网络拥塞问题,信息传输延迟,数据丢包等现象出现,为此,设计了基于信息熵特征的正交频分复用无源光网络系统。由光线路终端(OLT)、光分配网络(ODN)和光网络单元(ONU)组成系统框架结构,采用分散分光形式设计系统组网结构,借助My SQL,设计系统数据库以及数据表。设计系统三个主要功能模块,即无源光信息收发模块、基于信息熵的ONU负载判断模块以及无源光网络带宽分配模块,通过合理分配带宽资源,提高无源光网络传输能力。结果表明:无源光网络系统5次轮询后传输时隙长度均在4 ms以下,无源光网络通信传输效率高,能够快速实现信息传递,极大避免时延问题。

正交频分复用水声通信深度神经网络信道估计仿真实验设计

对于正交频分复用(OFDM)水声通信系统,最小二乘(LS)信道估计算法受噪声影响较大,最小均方误差(MMSE)算法需要信道的先验统计信息且计算量较大。针对上述问题,提出了一种基于深度神经网络(DNN)的信道估计算法。首先在接收端构建DNN模型,再采用Bellhop水声信道射线模型完成DNN模型的训练、验证、测试及修正,最后结合OFDM系统对上述DNN网络进行工作场景仿真实验设计,并与传统信道估计算法进行对比研究。试验结果表明:系统满足误码率小于10^(-4)时,DNN算法能够比LS算法下降2 dB,比MMSE算法下降1.5 dB。提出的新方法将对传统OFDM水声通信系统信道估计相关问题进行优化整合,信道估计无需大量导频数据及信道先验统计信息,系统能及时建立非线性映射,具有少样本、快速收敛优势,对于节省系统存储资源及提高实时性具有重要意义。

涡轮编码迭代检测在多输入多输出-正交频分复用系统中的应用

垂直分层空时码技术是多输入多输出-正交频分复用系统常采用的一种检测方法,但是其计算方法非常复杂.空频分组码是一种比较有效的技术,可以提高数据在多道无线信道传输的效率.本文提出一种将空频分组码与垂直分层空时码系统相结合的方法,并通过使用turbo码的迭代检测来改善信道估计性能.实验证明:该方法不仅可以简化系统的复杂度,还使得系统在快衰落信道中也具有较好的性能.

相干光正交频分复用系统的数值仿真研究

未来的光纤传输技术将向高速、安全以及灵活智能化方向演进,以正交频分复用为代表的多载波技术将是超100 G系统的重要候选方案.针对光正交频分复用系统中严重的非线性物理损伤问题,文章搭建了相干光正交频分复用系统的数值仿真平台,考察了色散、激光器相位噪声及非线性损伤对系统传输性能的影响.数值结果表明:色散和激光器相位噪声对系统传输性能具有重要影响.色散引起的性能劣化可以通过电域数字信号处理进行有效补偿,基于非线性相移的非线性预补偿效果与入纤功率有关系,较大的入纤功率导致非线性损伤补偿效果略有下降.

光纤射频传输系统中相干正交频分复用的研究

介绍了光纤射频传输(Radio over Fiber,RoF)系统中相干正交频分复用(CO-OFDM)的原理和发展现状,并对主流的基于直接调制结构和上下变频结构的CO-OFDM方案进行了论述,分析比较了不同方案的优缺点。此外还对一些基于相干解调的改进方案进行了研究,包括相位噪声补偿和自载波提取,从而有效地改善了系统性能,降低了系统成本。

无线正交频分复用系统信道序惯盲检测

针对正交频分复用(OFDM)系统信道的时变特性,提出若干新型算法,依序对OFDM信道进行盲检测。结合OFDM系统的结构特点,给出了一种基于期望最大化(EM)方法的迭代算法(OEM),该算法可用来计算OFDM系统信道参数的最大似然(ML)估计值。在此基础上,为了降低计算复杂度,避免由于矩阵求逆而带来的风险,提出了一种新颖的递归计算方法(ROEM)。仿真结果显示,所提出的算法,其误码率低于其他类型的盲检测/估计算法。