丛剑[1]2014年在《相干光正交频分复用通信系统的同步及信道估计技术研究》文中指出在信息技术高速发展的今天,云计算、在线传输等技术正在普及,人们对高速数据传输速率的要求越来越高。在无线通信领域,3G技术已经普及,4G技术正在走入人们的生活,而第五代通信技术的研究正在如火如荼的进行当中。在无线通信领域中的OFDM(正交频分复用)技术因其高频谱利用率的优势得了广泛应用。经研究发现,光OFDM技术因其对光纤中色度色散(CD),偏振模式色散(PMD)鲁棒性较高,近些年来在光纤通信领域得到广泛关注。在本文中主要研究OFDM技术在相干光通信系统中的同步及信道估计技术的相关研究。CO-OFDM(相干光正交频分复用)系统的主要工作机制为:在发射端发射经过数字调制(QPSK、16QAM)后经过DAC转换为电信号,电信号利用马赫曾德尔调制器调制载波光信号的相位,在接收端通过混频器将光信号下变频为电信号,再解调为比特数据进行处理。CO-OFDM系统采用多载波形式进行传输,各个子载波频域正交,因此系统对频率偏移和相位噪声非常敏感。同时,CO-OFDM传输的OFDM符号长度远大于单载波符号,为完整的截取符号窗口,更需要对其进行符号定时同步。针对如上问题,本文首先针对符号定时偏移对系统的影响进行仿真研究,发现随着符号长度的增加,接收信号星座图的旋转更加严重。其次,在仿真中发现,加入发射激光器和接收端本振激光器的频率偏差后,相对于子载波频率间隔整数倍的频移会造成接收端星座的旋转,但是小数倍的频移的增大会使接收信号星座图完全混乱,无法正常检测信号。最后针对由于激光器线宽引起的相位噪声以及光纤信道色散对接收信号的色散进行仿真。在本文中自主搭建了基于光通信仿真软件VPI与MATLAB联合的CO-OFDM系统仿真平台。在平台中通过基于循环前缀的算法进行了符号定时同步,通过训练符号进行频率偏移同步,通过频域插入梳状导频进行相位噪声补偿及信道估计。通过对CO-OFDM系统的同步及信道估计技术的相关算法的仿真,完成了符号定时同步,频率偏移同步和子载波恢复的相关工作。同时,本文中VPI-MATLAB仿真平台的搭建,相比单一应用MATLAB软件提高了仿真参数的完备性及便捷性,大大提高了编码效率,相比单一应用VPI仿真软件可以自由插入多种仿真算法进行研究,大大提高了仿真的灵活性。本文的研究内容对今后相关领域的研究发展具有一定意义。
刘立龙[2]2012年在《光正交频分复用传输系统信道估计技术研究》文中提出正交频分复用（OFDM）技术由于具有利用频谱的效率高，可采用的调制格式灵活以及信道均衡简单容易实现等优势，在无线通信领域已经成为一项日益成熟的技术。近年来，将该技术应用到光通信领域受到了广泛的重视和深入的研究。光正交频分复用技术由于对光纤传输的色度色散、偏振模色散以及传输非线性效应等具有抵抗性强的优点，成为下一代高速传输光纤通信网络最有前景的技术之一。光正交频分复用系统根据检测方法的不同具体可以分为相干检测光OFDM系统（CO-OFDM）和直接检测光OFDM系统（DDO-OFDM）两种类型。直接检测光OFDM系统由于成本低廉，实现方便，可以灵活地利用电域成熟的数字信号处理技术，成为光正交频分复用系统的研究热点之一。在DDO-OFDM系统众多的信号处理技术中，信道估计作为信号能够正确解调制的前提，是一项较为关键的技术。本文将围绕基于正交频分复用技术的光通信传输系统信道估计进行理论与实验研究，具体工作如下：（1）针对在基于导频辅助的光OFDM信道估计算法中如何更好地插入导频的问题，通过实验定量地研究了直接检测光OFDM系统不同的导频模式导频密度下信道估计的性能。实验结果表明，块状导频在直接检测光OFDM传输系统中的信道估计性能明显优于梳状导频和斜状导频。这一结果从侧面验证了光通信信道所具有的准静态特性。（2）提出了一种基于判决反馈思想的可有效补偿相位噪声的数据辅助相位均衡算法，并通过实验研究了其在使用线宽MHz的分布式反馈激光器的光传输系统中传输20公里后的性能。实验结果显示，对于QPSK和16-QAM两种调制格式，误码率控制在10-3以下所需要的接收光功率分别可以降低5dBm和7dBm。这表明该算法在降低了插入导频数量的同时仍然得到较好的信号传输误码率性能。（3）通过对接收到的OFDM信号星座图进行研究，我们发现如果对星座图按各个子载波进行调整，可以降低星座图的误差矢量幅度（EVM），改善OFDM信号误码率性能而不需要插入很多导频，提高了有效数据传输速率。本文在分析了光纤色散对OFDM信号影响的基础上，提出了一种只需插入两个导频的补偿OFDM信号失真的信道估计算法。数值研究表明，该算法可以有效改善长距离传输光OFDM信号误码率性能。同时，本文还提出并通过实验研究了一种不需要插入导频通过分析和调整星座图幅度和相位的信道估计和均衡算法。在直接检测光OFDM系统中传输20公里标准单模光纤的实验结果表明，该算法可以有效降低星座图的误差向量幅度，改善较短距离传输光OFDM信号的误码率性能。
倪杨[3]2013年在《基于LS和DFT算法的MIMO-OFDM信道估计》文中指出MIMO-OFDM技术能有效地提高带宽利用率并具有抗多径衰落的性能，已经成为第四代移动通信的核心技术；信道估计技术是MIMO-OFDM系统的关键技术之一，因此对基于MIMO-OFDM系统中的信道估计技术的研究也受到研究人员的广泛关注。通过对MIMO-OFDM信道中的最小二乘算法、最小均方误差算法和线性最小均方误差算法进行仿真比较，针对最小二乘算法简单不需要预先知道信道情况的特性，但算法估计精度不高，误码率较大的不足，结合OFDM系统具有正交性的特点，引入有效导频符号，通过周期性且等间隔设置的导频符号，在进行信道估计时，使得各个子载波之间保持相互正交，减少由于载波间干扰带来的估计误差，进而使其提高算法的性能。研究四种插值方法，重点对DFT插值进行研究，由于在DFT插值过程中进行频域到时域的变换，针对DFT插值没有考虑到噪声对估计信道的影响，通过在信道估计处加入RLS自适应滤波部分，利用RLS算法进行多次迭代滤波，再利用DFT变换后补零的特性，抑制不匹配滤波的影响，降低噪声对估计信道的影响，这种改进方法能够抑制噪声和载波间干扰对信道估计性能的影响。
李洁[4]2012年在《偏振复用光OFDM系统信道估计与均衡技术的研究》文中研究指明近年来，随着高速模数转换(ADC)，数字信号处理(DSP)技术取得了长足发展，使相干光检测技术不仅能提高接收机的灵敏度，而且能保持光纤色度色散和偏振模色散对信号影响的线性，因而适合作为长距离光纤通信系统的检测方案。偏振复用技术在不改变光纤链路的情况下，增加发射机和接收机的复杂度，使得系统传输容量翻倍。正交频分复用(OFDM)技术因其抗色散能力以及可降低接收机对电域均衡速率的要求，在光纤通信系统中得到广泛应用。偏振复用相干检测与正交频分复用相结合，增加了系统的灵活性，已经被业内认可为下一代100Gb/s光传输技术的最佳选择。而在偏振复用相干检测光正交频分复用系统(PDM-CO-OFDM)众多的数字信号处理技术中，信道估计是其中较为重要的一项技术，是偏振解复用的重要前提。目前广泛使用的最小二乘(LS)信道估计算法虽然复杂度低，但是抗噪能力较差，需要进行改进以提高信道估计的准确性。本文主要分析了PDM-CO-OFDM系统的原理，研究了光纤信道对信号的损伤和串扰。介绍了信道估计相关技术，并针对基于LS信道估计的缺陷提出了一种基于离散导频的联合降噪方案。主要工作内容如下：(1)首先构建光OFDM系统模型并阐述其原理，之后在此基础上重点研究PDM-CO-OFDM系统及信道模型，并分析了高速传输时群速度色散、偏振模色散、偏振相关损耗对PDM-CO-OFDM系统信号的损伤和串扰；(2)其次对信道估计技术进行了阐述说明。对几种常用的信道估计的估计准则及插值算法的性能进行了MATLAB仿真，仿真结果表明LS算法和线性插值算法性能虽然不是最优，但其实现简单；为了使系统开销小，频谱资源利用率达到最大，本文通过多次仿真实验选取了一种最优的离散导频图案；(3)然后在VPI中搭建了40Gb/s CO-OFDM系统，进行了基于优化离散导频的信道估计，并联合MATLAB实现了不同信道下信道估计性能的仿真。仿真结果证明，即使光纤信道快变时，该方法也能很大程度地减小系统开销，降低系统的误码率；在系统开销相同的情况下，该方法与常规的离散导频、块状导频相比，系统性能分别有大约0.9dB和1.8dB的提升；(4)最后在VPI中搭建了80Gb/s PDM-CO-OFDM系统，针对LS信道估计技术的缺陷，在优化离散导频的基础上提出了基于多小波去噪和符号内频域平均去噪的联合降噪方案，并在VPI和MATLAB联合仿真中进行验证。仿真结果证明，本文所提出的基于多小波去噪和符号内频域平均去噪的联合降噪方案，与传统的LS信道估计性能相比有大约0.96dB的改善，光信噪比在14.4dB左右即达到前向纠错码的误码上限10-3的要求。
胡苏[5]2010年在《OFDM系统中峰值抑制及交错正交调制技术研究》文中指出正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)以其高频谱效率和抵抗频率选择性衰落的能力,成为第三代陆地蜂窝移动通信系统增强型长期演进技术(3GPP LTE-Advanced)、新一代无线局域网标准(IEEE 802.11n)、及无线城域网标准(IEEE 802.16e/m)的核心无线传输技术。但OFDM存在的高峰均功率比(Peak to Average Power Ratio, PAPR)与子载波间干扰(Inter Carrier Interference, ICI)仍是限制OFDM系统传输性能与容量提升的两个因素。针对上述问题,本文研究了OFDM系统的PAPR抑制技术和复杂信道环境下具有鲁棒性的正交频分复用系统,即基于交错正交调制的正交频分复用系统(OFDM/offset QAM, OFDM/OQAM)。首先,传统预留子载波的PAPR抑制方法主要根据凸极优化理论进行峰值抵消,但是额外的子载波开销降低了频谱利用率,且复杂度较高。本文通过分析WiMAX系统发送信号结构特点,研究了预留空子载波PAPR抑制方法。为了降低预留空子载波方法的复杂度,通过分析发送信号峰值联合概率密度函数,提出了一种具有低复杂度的预留空子载波PAPR抑制方法。此外,从高功率放大器的非线性抑制角度出发,传统预失真和PAPR抑制方法并没有联合进行优化设计。在WiMAX系统结构的框架下,本文研究了结合预失真和预留空子载波的非线性联合抑制方法。其次,本文概述了广义频分复用系统的正交条件、时频聚焦特性和格密度,重点分析了基于各向同性正交变换函数的OFDM/OQAM系统。通过分析多径干扰信道对OFDM/OQAM实数域正交条件影响,指出了传统添加循环前缀的正交频分复用系统的信道估计方法不能直接用于OFDM/OQAM系统。本文通过分析OFMM/OQAM系统导频信道干扰来源,提出了基于ICI抑制的低复杂度信道估计方法和联合迭代信道估计和信号检测算法用于消除导频参考信号中的残余干扰。最后,通过观察扩展高斯函数(Extended Gaussian Function, EGF)的时频聚焦特性,发现调节EGF函数的扩展因子能够改变基于EGF函数的OFDM/OQAM系统的时频聚焦特性。因此,本文讨论了基于EGF函数的自适应OFDM/OQAM系统,当无线信道具有较强的多径干扰,系统减小EGF函数的扩展因子,提高OFDM/OQAM系统的时域聚焦特性;当无线信道具有较强的子载波间干扰,系统增大EGF函数的扩展因子,提高OFDM/OQAM系统的频率聚焦特性。以上研究成果提供了一种满足新一代移动通信系统物理层技术需求的正交频分复用系统,实现了复杂信道环境下稳定的高频谱效率传输目的,可作为IMT-Adavancd、IEEE 802.11、IEEE 802.16等无线通信标准的演进候选方案。
周骥[6]2018年在《光频分复用系统关键技术研究》文中研究指明移动互联网、物联网、大数据和人工智能为代表的数据业务爆炸式增长以及宽带业务和带宽饥渴型应用的不断增加,使得光承载网络需要持续扩容。长距离主干网络采用相干光通信技术实现了单波长400G+高速信号传输。中短距离光承载网络(例如城域网、接入网、数据中心互联和移动前传等)受制于成本和功耗等因素,采用的光传输方案通常需要使用低成本的带宽受限器件。因此,如何在有限带宽资源上传输更高速的信号是当前业界研究的热点和难点。光频分复用系统具有较高的频谱效率、较强的抗色散性能、较好的灵活性和扩展性等优点,可以更有效地利用受限的带宽资源,从而实现高速、低成本光传输方案,是未来大容量光通信技术的重要研究方向之一。本论文主要针对中短距离光承载网络的需求和挑战,创新性地提出几项光频分复用系统新方案。围绕光频分复用系统,重点研究新型信号复用技术、峰均功率比(PAPR)降低技术、信道线性与非线性损伤均衡算法和载波间干扰(ICI)消除算法等关键技术,采用仿真和实验深入研究了所提出的光频分复用系统方案在光接入网、短距光互联和光无线通信(OWC)中应用的性能优势。本论文的主要研究内容和创新点如下:一、基于离散哈特莱变换的正交频分复用系统传统正交频分复用(OFDM)采用离散傅里叶逆变换/离散傅里叶变换(IDFT/DFT)进行复用/解复用,本论文研究基于离散哈特莱变换(DHT)的新型OFDM方案。根据DHT的卷积性质,提出了基于DHT的OFDM系统的信道损伤估计和均衡理论。低成本、低功耗的光通信系统通常采用强度调制和直接检测(IM/DD)光系统方案实现信号传输,其中IM/DD光系统要求调制信号为实数。DHT为实变换且具有自反特性,当DHT的输入为实信号,输出即为实数OFDM信号。IDFT为复变换,需要对输入信号进行厄米特共轭操作,输出才是实数OFDM信号。显然基于DHT的实数OFDM方案结构更简单,复杂度更低,更适用于IM/DD光通信系统。主要创新点:根据DHT的卷积性质,提出了基于DHT的OFDM系统的信道损伤估计和均衡理论,为基于DHT的光OFDM系统的应用奠定了理论基础。相关成果发表在IEEE Photonics Technology Letters。二、非对称剪裁光单载波频分复用系统本论文首次提出非对称剪裁光单载波频分复用(ACO-SCFDM)系统。相比传统非对称剪裁正交频分复用(ACO-OFDM),ACO-SCFDM具有更低PAPR、更高调制效率的优点,同时可以降低带宽限制引起的高频损伤对系统性能的影响。实验结果显示,相比ACO-OFDM系统,ACO-SCFDM系统具有更好的传输性能。基于上述优点,本论文将ACO-SCFDM应用于长距离无源光网络(LR-PON)中,并首次设计出一种简化的复用结构,将发射机复杂度由O(Nlog2N)降低至O(N)。仿真结果显示相比ACO-OFDM,ACO-SCFDM具有更高的信号与量化噪声比,因此ACO-SCFDM具有降低器件成本的潜力。实验结果显示,基于ACO-SCFDM的LR-PON支持更高的光分束比。由于需要空置偶数位置子载波,ACO-SCFDM具有较低的频谱效率。为了提高频谱效率,本论文首次提出多层/加强ACO-SCFDM(L/E-ACO-SCFDM)方案,并设计了简化的复用和解复用结构,可以降低系统算法复杂度,应用于OWC系统。L/E-ACO-SCFDM可同时传输多层ACO-SCFDM信号,克服了 ACO-SCFDM频谱效率低这一缺点。在OWC系统中,发射机的剪裁会引入严重的非线性剪裁噪声,器件的带宽限制会引入严重的高频损伤,L/E-ACO-SCFDM能够有效地抗非线性剪裁噪声和高频损伤。主要创新点:首次提出低PAPR的ACO-SCFDM方案,并设计简化的复用结构,将复杂度降低一个数量级。由于ACO-SCFDM具有较低的频谱效率,首次提出L/E-ACO-SCFDM方案,提高频谱效率。在LR-PON和OWC系统中,ACO-SCFDM具有良好的抗非线性剪裁噪声和高频损伤的性能。相关成果连续发表在Optics Letters、IEEE Photonics Technology Letters 和 IEEE Photonics Journal 上,形成系列论文。三、基于间插单载波频分复用的光通信系统相干光检测方案可以进一步提高LR-PON的传输距离和光分束比,本论文提出基于相干光间插单载波频分复用(CO-I-SCFDM)的LR-PON。同时设计了简化的复用结构,将发射机复杂度由O(Nlog2N)降低至O(N)。当入纤光功率设置为0dBm时,传输100-km 标准单模光纤(SSMF)后,10-Gbit/s 基于 CO-I-SCFDM 的 LR-PON可以达到1:128的光分束比,而基于传统CO-OFDM的LR-PON只能达到1:64的光分束比。相干光检测需要本振激光器和混频器,成本和功耗较高,因此高速短距光互联系统通常采用低成本、低功耗的IM/DD光系统。在IM/DD光系统中,调制信号需为实数信号。本论文首次提出实数I-SCFDM方案,并应用于高速短距光互联系统。搭建实验系统实现了12-Gbit/s QPSK 和 24-Gbit/s 16-QAM I-SCFDM 信号在 22.5-km SSMF上传输,相比传统OFDM系统,I-SCFDM系统的接收机灵敏度提高了 3dB。同时,本论文实现了更高速率的128-Gbit/s 16-QAMI-SCFDM系统和更高频谱效率的40-Gbit/s256-QAMI-SCFDM系统,提出时频域联合均衡算法,对严重的线性损伤和非线性损伤进行有效均衡。主要创新点:提出基于CO-I-SCFDM的LR-PON系统,支持更高的光分束比,并且设计简化的复用结构,将复杂度降低一个数量级。首次提出实数I-SCFDM方案,应用于低成本、低功耗的高速短距光互联系统,并且提出时频域联合均衡算法,对严重的线性损伤和非线性损伤进行有效补偿。相关成果连续发表在Optics Express、IEEE Photonics Technology Letters 和 IEEE Photonics Journal 上,形成系列论文。四、基于离散余弦变换的正交频分复用系统本论文研究了基于离散余弦变换(DCT)的IIM/DD光OFDM系统,其子载波间隔等于传统OFDM系统的子载波间隔的二分之一,但是子载波之间仍然正交。本论文首次提出基于DCT的单极性OFDM系统(U-OFDM),并提出一种DCO-OFDM系统简单的直流偏置优化方案,详细分析和比较了 U-OFDM和DCO-OFDM系统的性能,验证了基于DCT的低成本IM/DD光OFDM系统的可行性。基于DCT的OFDM系统的研究表明当频分复用系统的子载波相互正交时,所需满足的最低子载波间隔等于每个子载波携带信号的符号速率的二分之一。主要创新点:首次提出基于DCT的U-OFDM系统和一种DCO-OFDM系统简单的直流偏置优化方案。同时验证了频分复用系统的子载波相互正交时所需满足的最低子载波间隔。相关成果连续发表在Journal of Lightwave Technology。五、超奈奎斯特非正交频分复用系统为了进一步提高频分复用系统的频谱效率,可以继续压缩子载波间隔。本论文首次提出超奈奎斯特非正交频分复用(FTN-NOFDM)系统,详细研究了 FTN-NOFDM信号生成机理,给出NOFDM信号达到超奈奎斯特速率需要满足的条件:子载波间隔低于每个子载波携带信号的符号速率的二分之一。当带宽压缩因子等于0.8时,FTN-NOFDM信号的带宽被压缩20%,传输符号速率比其奈奎斯特速率快25%。香农定理给出了奈奎斯特信号的最大容量极限,但是对于FTN信号,香农极限是否还适用?本论文首次推导出FTN-NOFDM信号容量极限的数学表达式,该表达式显示当ICI被有效去除时,FTN-NOFDM信号具有达到比奈奎斯特信号更高容量极限的潜力,在带宽受限通信系统中具有更优越的性能。本论文将FTN-NOFDM信号应用于带宽受限的OWC系统。相比传统OFDM,FTN-NOFDM具有更好的误码率性能。同时FTN-NOFDM系统具有较好的加密性能,可应用于保密通信。主要创新点:本论文首次提出超奈奎斯特非正交频分复用(FTN-NOFDM)系统,并首次推导出FTN-NOFDM信号容量极限的数学表达式。相关成果连续发表在Optics Letters,Scientific Reports和IEEE Access上,形成系列论文。综上所述,本论文系统深入地研究基于频分复用技术的光通信系统,提出多种频分复用新方案;研究了新型信号复用技术、PAPR降低技术、信道均衡算法和ICI消除算法等关键技术;将提出的频分复用系统方案应用于光接入网、短距光互联和OWC,并通过仿真和实验详细研究了其性能优势。本论文的研究成果为频分复用技术在光通信中应用打下了坚实的基础。
张静[7]2013年在《光OFDM若干关键技术研究》文中指出光正交频分复用（OFDM）技术由于其在频谱利用率、色散容忍性等方面的优势受到广泛关注，已经作为一种新型的调制和频域复用技术被广泛应用于光通信。光OFDM技术可以有效克服多模光纤高频区域的频率选择性衰落，并通过自适应调制优化系统传输性能，最大化利用频谱资源。光OFDM技术可以与高阶调制，偏振复用（PDM）和波分复用（WDM）等多种技术结合，提高单纤传输容量，已经成为未来高速、长程主干光纤传输系统最重要的发展方向之一。基于OFDM技术的接入网技术频谱利用率高，接入容量大，支持透明传输，能够实现不同粒度的资源调度，灵活的在时域和频域进行资源的划分，满足不同业务的带宽需求和服务质量（QoS）要求，已经成为极具吸引力的多用户接入手段。本文针对光OFDM技术在光纤通信相关领域，如多模局域网传输、单模光纤传输、接入网等几个方面的应用，分析和研究光OFDM技术光纤传输中所需解决的若干关键问题，为实际系统设计和实用化提供重要参考。本文主要创新工作概括如下：1、提出一种可变长保护间隔的自适应调制光正交频分复用（AMO-OFDM）多模光纤传输系统。通过差分群时延与不同调制格式下的信噪比门限确定循环前缀（CP）的上限和下限取值，采用可变长循环前缀的方式优化系统频谱利用率。2、在单模直接探测光正交频分复用（DDO-OFDM）系统中，研究了DDO-OFDM应用于高速长距离传输的若干关键问题，提出一种采用梳状导频格式，等间隔的插入导频子载波，通过线性插值的方法估计出非导频子载波的信道响应，时域平均后实现信道估计的方法。搭建Hermitian结构的DDO-OFDM系统实验平台，传输6Gb/s的信号，在背靠背和传输50km单模光纤下，验证了线性插值与时域平均信道估计方法的可行性，与理想信道估计相比，几乎没有带来系统性能损伤。仅采用线性插值时，所需接收光功率有2dB的提升。同时，通过搭建RF-tone插入的DDO-OFDM系统，分别从仿真和实验上验证了所提信道估计方法的可行性。仿真中，20Gb/s信号在背靠背和400km传输下，采用所提信道估计与理想信道估计相比，几乎没有OSNR损伤。仅采用线性插值方法，OSNR有近2dB的损伤。实验中，RF-tone插入的DDO-OFDM系统，传输6Gb/s信号在背靠背和25km传输后，进一步验证了仿真中的结论。3、针对多频带相干光正交频分复用（CO-OFDM）系统在太比特传输中的应用，仿真实现基于光频梳的CO-OFDM系统中，32×40Gb/s信号在光纤中传输1000km。由于基于光频梳CO-OFDM系统中各频带间的时间和激光器相位信息上的相关性，提出一种采用傅里叶变换（FFT）窗同步用于信道估计和共享导频子载波估计出的激光器相位信息减少多频带CO-OFDM系统开销的方法。仿真结果表明，除去循环前缀，仅有不到1%的系统开销用于1Tb/s多频带CO-OFDM系统时，仍可以实现1000km的传输。4、针对光OFDM技术也可以作为一种频域复用技术，与波分复用技术（WDM）相比具有更高的频谱利用率，提出一种基于光傅里叶变换/光傅里叶逆变换（OFFT/OIFFT）的方法实现OOFDM信号中光子载波的光分插复用（OADM）功能的方法，可以用于基于光OFDM技术的光网络中。通过搭建基于光OFDM技术的偏振复用-正交相移键控（PDM-QPSK）系统仿真平台，验证了该方法的可行性。仿真结果表明，OOFDM信号中光子载波相互正交且同步下，基于OFFT/OIFFT的方法可以实现OOFDM信号光子载波的上、下路和复用。5、利用光OFDM技术在物理层上的优越性，将OFDM技术应用于无源光网络（PON），提出一种基于光正交频带复用和统一接收的上行OFDM-PON传输方案，并从理论仿真和实验上验证了该方案的可行性。在10Gb/s上行传输系统中，对不同光网络单元（ONU）的同步方法、时延容忍性、激光器线宽以及ONU间的功率起伏对系统传输性能的影响等进行了研究和仿真分析。通过搭建实验平台验证了基于光正交频带复用和统一接收的上行传输方案，得出两个ONU可容忍的时延为2倍CP时间间隔的结论。进一步地，每个ONU单元通过非均匀子载波分配和自适应调制技术，可以实现弹性带宽的OFDM-PON上行传输。
申京[8]2012年在《MIMO-OFDM系统中信道估计及信号检测算法的研究》文中认为多输入多输出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)是LTE的两大核心技术。多输入多输出(MIMO)技术利用各种分集技术带来的分集增益可以提高系统的信道容量、数据的传输速率以及系统的频谱利用率,这些都是在不增加系统带宽和发射功率的情况下取得的；正交频分复用(OFDM)技术是多载波调制技术的一种,其物理信道是由若干个并行的正交子信道组成,因此可有效地对抗频率选择性衰落,同时通过插入循环前缀(CP)可以有效消除由多径而引起的符号间干扰(ISI)。由于多输入多输出(MIMO)在提高系统容量和正交频分复用(OFDM)在对抗多径衰落方面的优势,基于两者结合的MIMO-OFDM系统已经引起了广泛的关注。信道估计算法和信号检测算法是MIMO-OFDM系统的关键技术。其中信道估计算法对MIMO-OFDM系统接收端的相干解调和空时检测起着至关重要的作用,信道估计的准确性将影响系统的整体性能。目前对信道估计算法的研究有很强的理论与实用价值,虽然已有各种类型的信道估计算法提出,但是算法的准确性需要进一步地提高,同时为了算法能够顺利地应用于实际系统中,也要求算法的计算复杂度不能过高,需要在保证准确度的同时将算法的计算复杂度进一步地降低。MIMO-OFDM系统接收机中的信号检测算法性能好坏及其复杂度高低直接影响着整个通信系统的质量和发展前景。复杂度低的信号检测算法往往检测性能很差,而具有优异检测性能的算法往往伴随着偏高的复杂度。复杂度过高的算法实现又常常受限于当前硬件的处理能力,尤其是当天线的数目线性增加时,算法的复杂度往往呈现指数级的增加。因此研究既能拥有最优的信号检测性能且复杂度适中的信号检测算法对MIMO-OFDM系统的实现具有重要的意义。论文以MIMO-OFDM系统中的信道估计算法和信号检测算法为研究内容,主要工作包括以下三部分：1、研究信道估计算法,包括典型的数据辅助信道估计算法、盲信道估计算法以及结合前两者的半盲信道估计算法。总结和分析了现有的针对MIMO-OFDM系统的各类典型信道估计算法的优缺点,深入研究了现有的半盲信道估计算法,提出了一种基于空间交替广义期望最大化(SAGE)的半盲信道信道估计与信号检测联合算法。该算法首先将子帧划分为若干个OFDM子块,根据训练符号子块初始化子帧,然后在每一个子块上通过迭代不断更新信道状态信息及OFDM符号检测值。并通过相邻子块传递跟踪的信道状态估计信息来依次完成对所有子块的信号检测,最终完成对所有子帧的信号检测和整个信道状态信息的跟踪。通过仿真分析了所提出算法的性能,指出该算法和传统的信道估计算法相比具有良好的误码率性能,但是算法复杂度还是偏高。因为对子块的迭代更新检测和子块间的检测都用到了最大似然(ML)信号检测算法,其算法复杂度偏高,从而导致整个算法的复杂度较高。尤其是在采用了高阶调制和天线数目较多的MIMO-OFDM系统中,其算法复杂度呈现指数级的增加,因此降低算法中信号检测算法的复杂度成为优化该算法的关键。2、研究信号检测算法。对现有的基于分层空时结构的MIMO系统的信号检测算法进行了研究,包括最优信号检测算法、次最优信号检测算法以及分层信号检测算法。详细分析了最优信号检测算法即最大似然(ML)信号检测算法在“搜素无序数据库中最小值”时存在的搜索复杂度高的问题,针对此问题提出了一种基于格洛弗量子搜索算法(Grover's Quantum search)的次最优信号检测算法。该算法通过设置基于双门限的判定函数,将未加整理的数据库搜索问题转换为判定问题以降低复杂度,同时执行Grover迭代可以将问题解的概率幅度进行放大,进而降低非解的概率幅度,从而在测量时以较大的概率得到问题解。通过仿真证明了该算法在保证检测准确度的同时可以大幅度降低最优信号检测算法的复杂度。在对次最优信号检测算法的研究中,分析了典型的基于球形译码(SD)的信号检测算法的原理,针对传统的球形译码(SD)信号检测算法的缺陷提出了一种有效的改进搜索半径的球形译码(SD)信号检测算法,仿真表明该算法在误码率性能上要优于传统的线性信号检测算法,且相比于传统的固定半径的球形译码(SD)信号检测算法具有较低的计算复杂度。3、研究降低复杂度的信道估计和信号检测联合算法。针对第一部分提出的基于SAGE半盲信道估计与信号检测联合算法存在的复杂度高的问题,结合第二部分提出的基于格洛弗量子搜索算法(Grover's Quantum search)的次最优信号检测算法提出了一种改进的信道估计和信号检测联合算法。通过改变完全数据Z与观测数据Y的映射关系,将原算法的流程进行了改进,同时利用格洛弗量子搜索算法对最大似然(ML)信号检测算法的搜索过程进行了优化,有效降低了算法复杂度。通过仿真证明了降低复杂度后的联合算法仍然具有良好的算法性能。
葛艳华[9]2008年在《非正交频分复用在基于WiFi的无线局域网中的仿真研究》文中研究表明本文就一种新的调制技术—非正交频分复用(NFDM)在基于WiFi的无线局域网中的应用进行了仿真研究。NFDM是非正交多重调制技术(NMT)的一种形式。NMT是一种全新的调制技术,它与传统的调制技术不同,不要求子载波之间相互正交,每个码元由多个子载波时移后叠加而成。已有的仿真实验成果表明,NMT在电话线环境中(xDSL)可以提高传输速率和传输距离。本文的主要工作是通过计算机仿真探讨NFDM在无线局域网信道实现的可行性,考察NFDM的性能。文中首先阐述了NFDM的基本原理,探讨了无线局域网信道的特性,参考无线室内信道模型,用MATLAB软件对系统性能进行仿真试验。系统的参数参考WiFi标准中的IEEE802.11a协议进行设定。仿真环节包括波形预处理、调制、插入导频序列和保护间隔、无线信道、接收滤波器、信道估计和补偿、解调及计算误比特率。在仿真中研究了加入波形预处理和基于不同导频序列的信道估计方法对系统性能改善的影响,其中不同的导频序列包括多频率正弦波作导频和冲激信号作导频。正交频分复用(OFDM)是目前备受推崇的一种调制方法,在本文的仿真中对相同条件下NFDM与OFDM调制方式的系统性能进行了对比。仿真结果表明,NFDM的频带利用率要高于OFDM,并且在高信噪比的条件下NFDM的传输率要明显高于OFDM的传输率。
李从兵[10]2006年在《正交频分复用系统的同步技术研究》文中研究指明OFDM(Orthogonal Frequency DiVision Multiplexing，正交频分复用)技术是4G(the 4th Generation)移动通信的核心技术，它的主要思想是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。 同步技术是任何一个通信系统都需要解决的实际问题，其性能直接关系到整个通信系统的性能。可以说，没有准确的同步算法，就不可能进行可靠的数据传输，同步是信息可靠传输的前提。 由于OFDM是多载波通信系统，并且各个子载波之间要求严格正交，因此OFDM系统对同步的要求特别严格。同步偏差对OFDM系统的性能会产生很大影响，良好的同步方案是OFDM系统能得到广泛应用的前提条件之一。 在OFDM系统中存在定时、频率、采样等方面的同步要求，本文在介绍了OFDM系统基本原理及关键技术的基础上，分析了同步偏差对OFDM系统的影响，以及常见的定时及频率同步算法。 接着，本文对实验项目中基于循环前缀和导频的拓展联合算法进行了分析，对其系统模型、ML估计做出了详尽的阐述，并在此基础上提出了分步式的估计流程，对传统的基于CP的算法进行了改进，仿真结果表明，分步式的估计流程符合试验预期，在性能上具备优势。本文还在分步式估计的基础上，对单纯基于循环前缀和导频的估计进行了仿真，深入考察了二者在不同情况下的性能。
参考文献：
[1]. 相干光正交频分复用通信系统的同步及信道估计技术研究[D]. 丛剑. 哈尔滨工业大学. 2014
[2]. 光正交频分复用传输系统信道估计技术研究[D]. 刘立龙. 上海交通大学. 2012
[3]. 基于LS和DFT算法的MIMO-OFDM信道估计[D]. 倪杨. 东北石油大学. 2013
[4]. 偏振复用光OFDM系统信道估计与均衡技术的研究[D]. 李洁. 河北工业大学. 2012
[5]. OFDM系统中峰值抑制及交错正交调制技术研究[D]. 胡苏. 电子科技大学. 2010
[6]. 光频分复用系统关键技术研究[D]. 周骥. 北京邮电大学. 2018
[7]. 光OFDM若干关键技术研究[D]. 张静. 电子科技大学. 2013
[8]. MIMO-OFDM系统中信道估计及信号检测算法的研究[D]. 申京. 北京邮电大学. 2012
[9]. 非正交频分复用在基于WiFi的无线局域网中的仿真研究[D]. 葛艳华. 大连海事大学. 2008
[10]. 正交频分复用系统的同步技术研究[D]. 李从兵. 北京邮电大学. 2006
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