关键字 |
| OFDM、QAM均衡器,相干检测调制。 |
介绍 |
| 相干光OFDM (CO-OFDM)被认为是支持技术的下一代光通信系统[1]。作为一个连贯的系统,CO-OFDM系统维护这两个信号振幅和相位[2],从而增加带宽利用率。相干光通信系统充分补偿色散的光/电转换后,成为可能。光频分复用(OFDM)是一种有吸引力的调制方案,最近收到了很多关注光纤社区。OFDM是一种多载波传输技术,数据流进行许多低副载波音调高比特率数据流划分为若干个低比特率同时调制正交副载波上的流。OFDM调制方案也会导致较高的频谱效率,因为它部分重叠的副载波[1]。此外,循环前缀代码COOFDM系统使系统更耐传输干扰引起的色散和偏振模色散(PMD) [1,3]。 |
| CO-OFDM系统一个主要担忧是其脆弱性光纤非线性效应,如相位调制(SPM)效应和cross-phase调制(XPM)。SPM和XPM是由光信号强度波动[4]。由于OFDM系统具有很高的峰值平均功率比(地表铺面)[5],CO-OFDM系统有更严重的SPM和XPM相比与传统光学通信系统。由于OFDM是一个基于调制方案,四波混频(逐步)在副载波在一个频道也会引起担忧人员[6]。因此,非线性补偿CO-OFDM系统是一个关键组成部分。作为intra-channel CO-OFDM系统的非线性失真通常是由SPM和副载波之间的光非线性信号处理方案来弥补intra-channel非线性也包含在纸上。 |
| 均衡纠正或估计收到信息的过程中,损坏是由于色散的光学链接和均衡器的输出是传输信号的估计。谈到在色散补偿方法。最大似然序列估计(MLSE)是一种广泛使用的非线性信号处理工具[7]。MLSE数学算法来提取有用数据的嘈杂的数据流。为一个优化检测器数字信号优先不是重建发射机信号,但它应该做一个最好的估计数据数量最少的错误传播。扭曲的通道的接收机模拟。所有可能的传输数据流被送入这扭曲的通道模型。接收方比较时间响应与实际接收信号并确定最可能的信号。在最计算简单情况下,均方根偏差可以作为决策标准误差概率最低。 |
| 本文的组织结构如下:首先,我们给出一个简短的OFDM技术的最先进的审查。那么我们现在最大似然序列估计技术来补偿的原则产生的失真光纤色散的链接。此外,CO-OFDM系统的传输性能研究有或没有均衡器在单通道10 gbps的数据率和结果的形式提出了模拟。最后我们总结我们的研究结果,给出结论。性能报告了使用性能指标如:眼图,射频频谱和星座图。 |
对OFDM |
| 在这篇文章中,OFDM技术是用来调节电信号。OFDM背后的基本概念是高比特率数据流的划分成几个低比特率流,同时调制正交副载波上。一般来说,副载波生成在数字域;因此这些系统通常由许多副载波(通常超过50个),但在光纤传输系统中,副载波的正交分频多工系统生成在光学领域。所以我们可以说,OFDM是一个基于调制系统。 |
| 在基于调制系统(MCM),解析数据流分成几个并行的子流,每个substream调节一个副载波。在发射机可以写成一个罗马数字信号, |
 (1.1) |
 (1.2) |
 (1.3) |
| Sk副载波波形,ck在k副载波的信息。N是副载波的数量,颗是相应的副载波的频率。Ts是象征时期,Π(t)是脉冲整形函数。如果我们样品s (t)在Eq。(1.1)的采样周期t / N,第m个样本可以表示成[2]: |
 (1.4) |
| 在一个OFDM系统中,选择不同的副载波载波频率,以便每个副载波正交于对方。由于OFDM子载波的正交性,我们会 |
 (1.5) |
| 用情商。1.5 Eq.1.4,我们得到Eq.1.6: |
 (1.6) |
| 我们可以看到sk是输入信号的傅里叶反变换{ck}。恢复{?k}信号将接收到的信号的傅里叶变换{k ?}。 |
 (1.7) |
| 从Eq.1.6,很明显,几个副载波OFDM信号的求和。因此,OFDM信号峰值平均功率比会高于单载波信号。 |
 (1.8) |
| OFDM系统中,射频功率放大器增益将在高输入功率饱和,导致非线性失真信号,而光OFDM当前使用光放大器是线性的输入信号功率。但是OFDM是一种多载波系统,因此,尽管经过分散渠道,不同的副载波传输在不同的群速度,造成群众和吗?会限制系统的传输性能。 |
最大似然序列估计(MLSE)均衡器 |
| 最大似然序列估计均衡器试图降低符号间干扰(ISI)造成timedispersive渠道,如色散和偏振模色散(PMD)单模纤维。组件使用RMS算法通过色散平衡输入信号通道。信道估计是实现为一个滤波器的初始抽头系数由用户提供。MLSE均衡器是一种非线性均衡器。它具有优越的性能。 |
| 不同于线性均衡器和判决反馈均衡器,MLSE不过滤接收序列自适应减轻传输干扰。相反,它比较所有可能的传播序列与实际得到的,并发现序列最封闭的序列。 |
MLSE的原则 |
| 编码和解码系统(图3),输入M序列编码序列C .推测序列C是通过内存较少通道传输到解码器与噪音。根据一组译码规则,解码器可以估计序列Mˆ最接近信息M序列之间的比赛因为M序列和序列C,那么等于解码器生产估计序列根据R Cˆ只有如果C = Cˆ,M = Mˆ,解码器可以正确的解码。如果Cˆ≠C那么解码是错误的。 |
| 均衡器的任务是根据接收到的观测估计传播符号。更具体地说,最大似然序列的解决方案是“选择”的符号序列的可能性最大化接收序列的观测。获得序列最优和过程被称为最大似然序列估计(MLSE)。 |
系统设置 |
| 光传输链路有&没有均衡器补偿利用单通道CO-OFDM系统设置通过使用商用光纤系统仿真工具,OptiSystem™和图4所示。已被许多研究人员用来模拟光纤非线性和色散效应在光学通信系统[3],[4]。我们的仿真设置最关键光学通信系统/组件参数考虑包括光纤非线性、噪声、色散,PMD,等。通用CO-OFDM系统包括五个基本功能块:OFDM发射机,射频光(RTO)上升变换器,光学链接,光学射频(OTR)变频技术,OFDM接收机。上面的示意图显示10 Gbps的512 -副载波16-QAM OFDM系统;但是OFDM调制器的输入数据可以有不同的调制格式如BPSK, QPSK, QAM,等等。在传输块,调制和多路复用实现数字化使用快速傅里叶逆变换(传输线)。副载波频率在一个OFDM符号数学正交。一个连续波激光器和两个马赫曾德耳调节器用于up-convert射频数据到光学领域。信号然后通过光学链接和传播变得退化由于纤维损伤。相干接收机的本地振荡器用于down-convert数据射频领域,最后数据解调并送往探测器和译码器的误码率测量。 |
| 数据传输比特率10 Gbps。在传感器方面,有点流是使用伪随机二进制序列生成器生成的,和数据映射16-QAM编码器。信息流进一步解析为512低速平行传输线副载波和处理的数据处理器。加入循环前缀以确保正确的数据恢复。25 Gbaud率OFDM同步,然后交部分通过低通滤波器。马赫曾德耳调制器用于将电信号转换为光信号。激光线宽设置为0.15 mhz,发射功率可调。载波的频率设定在193.1太赫兹。光学通道由10跨越50公里标准单模光纤(SSMF),与衰减= 0.2 db /公里,色散和非线性系数= 16 ps / nm /公里= 2.09 / w /公里。光纤色散是完全补偿的色散补偿光纤(DCF)在每个跨度0.6 db /公里衰减,-80 ps / nm /公里色散和非线性系数6.4 / w /公里。 Both the SSMF and DCF span loss is balanced by a 4 dB noise figure optical amplifier in each loop. Amplified spontaneous emission (ASE) noise is reduced by an optical filter at the receiver. The local oscillator (LO) laser is assumed to be perfectly aligned with power set at -2dBm and line width equals to 0.15 MHz. The I/Q components of the OFDM signal is recovered by a 2x4 90 degree optical hybrid and two pairs of photo-detectors. Photo-detector noise, such as thermal, shot noise, dark current and ASE noise are included in the simulation. The converted OFDM RF signal is demodulated using FFT processor and the guarding interval is removed. The obtained signals are fed into a 16-QAM decoder. Transmission bits are collected and bit error ratio (BER) is calculated for both the system having equalizer and compared at the end of the receiver. |
结果和讨论 |
| 这里的系统分析和系统的性能检查&没有均衡器在10 Gbps。16-QAM编码器与灰色编码有三个不同的振幅水平,如图5所示。16-QAM编码器与灰色编码。 |
| 由此产生的电信号的I / Q通道OFDM调制器后如图6所示。 |
| 由此产生的电信号的I / Q通道接收机如图7所示,很明显的光谱在接收端信号功率降低反过来增加了系统的频谱效率。 |
| 光信号的频谱在发射机端一双马赫曾德耳调节器后光纤传输是如下图所示。 |
| 光谱的光信号在接收机端光纤传输后如图9所示。很明显从接收到的光谱图是吵了。 |
| 评估单信道CO-OFDM系统的传输性能和没有均衡器,信号星座和眼动模式接收机的比较不同纤维长度。 |
| 星座图 |
| 从上面的星座图很明显,当我们增加纤维长度非线性增加。星座图中所示的符号成为紧密在一起导致更高的比特误码率和它限制了系统的传输性能。这里同样清楚的是,符号之间的距离增加COOFDM系统拥有相同的均衡器传输长度。 |
| 眼模式 |
| 从上面的眼动模式很明显,眼睛高度降低,我们增加了纤维长度因色散效应的增加导致更高的比特误码率和低品质因数。眼睛高度增加COOFDM系统通过使用均衡器在接收机端相同的传输长度较低误码率和传输系统的性能也在不断增加。 |
结论 |
| 调查显示,最高传输距离取得高达300公里的CO-OFDM系统不使用均衡器和均衡器的传输距离的顺序获得400公里。所以很明显,均衡器实际上增强CO-OFDM系统的性能。 |
数据乍一看 |
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| 图1 |
图2 |
图3 |
图4 |
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| 图5 |
图6 |
图7 |
图8 |
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| 图9 |
图10 |
图11 |
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引用 |
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