基于OFDM信号的光载无线系统性能优化研究

摘要

随着通信技术的迅速发展，人们对高速通信网络的远距离覆盖和高质量通信服务要求越来越迫切。光载无线通信(Radio-over-Fiber，RoF)技术结合了无线通信移动性和光纤通信传输容量大等特点受到广泛关注，而近年来正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术成功应用到光传输系统中，它具有频谱利用率高和对光纤色散及偏振模色散容忍度强等特点，成为下一代高速通信网络的关键技术。RoF与OFDM技术的无缝融合结合了无线通信和光纤通信两者各自的优势，逐渐成为未来高速通信领域的发展方向，而如何优化提高OFDM-RoF的系统传输性能成为研究的重点。本文对OFDM-RoF系统中的调制技术和基于训练序列进行系统优化以降低传输系统中OFDM信号子载波间干扰(Signal-signal Beating Interference，SSBI)进行了研究，取得创新成果如下：
　　 首先对60GHz OFDM-RoF系统中基于三种不同调制方式实现单边带调制OFDM信号的系统进行了深入研究。对三种基于不同调制器实现单边带调制的OFDM信号的系统性能进行比较，得到一种系统结构简单，传输性能更佳的调制技术，仿真结果显示采用该调制技术可产生两倍频率的毫米波，在接收端降低了对光器件带宽要求。在系统中当载波边带比为15dB时，速率为2.5Gbit/s的OFDM信号在标准单模光纤中传输120km后OFDM信号能够完整的恢复。
　　 其次对直接检测光正交频分复用系统中光OFDM信号在光电检测中OFDM信号子载波之间互拍干扰进行了研究。提出使用交叉型训练序列的OFDM帧结构可以有效减小SSBI的影响，实验结果显示速率为2.5Gbit/s的改进型训练序列结构OFDM信号在无色散补偿情况下信号在光纤中传输100km后，其功率代价仅为1.4dB，与传统训练序列结构OFDM信号系统相比误差矢量幅度和系统性能都有很大的提升。
　　 最后对60GHz OFDM-RoF系统中光OFDM信号子载波间互拍干扰问题进行了研究。提出使用交叉型训练序列结构的OFDM信号来降低SSBI的影响，实验证明在无色散补偿情况下速率为2.5Gbit/s的交叉型训练序列结构的OFDM信号在58GHz毫米波系统中传输20km单模光纤后，在误码率为10-3时，其功率代价仅为0.5dB，而连续型训练序列结构OFDM的功率代价为2dB。说明基于交叉型训练序列结构的OFDM信号传输性能要明显优于连续型OFDM信号。